問(wèn)：如何正確理解運(yùn)算放大器輸入失調(diào)電壓？
輸入失調(diào)電壓Vos(Voltage - Input Offset)，指的是為使運(yùn)算放大器輸出端為0V所需加于兩輸入端間之補(bǔ)償電壓。理想之運(yùn)算放大器其Vos應(yīng)該為0V。
輸入失調(diào)電壓相當(dāng)于加載輸入端的一個(gè)額外的電壓源。舉個(gè)例子：
• 如果閉環(huán)增益G=1（如下圖左邊）, 失調(diào)電壓Vos傳導(dǎo)到輸出端Vout = Vos
• 如果閉環(huán)增益G=1000（如下圖右邊），失調(diào)電壓Vos傳導(dǎo)到輸出端Vout = 1000Vos
圖1：不同閉環(huán)增益下的失調(diào)電壓Vos對(duì)于輸出電壓影響（圖片來(lái)源：TI）
所以，閉環(huán)增益越大，失調(diào)電壓對(duì)于輸出的影響越大。
除此之外，我們還要注意一點(diǎn)。失調(diào)電壓不是一直不變的，最大的失調(diào)電壓變化一般出現(xiàn)在輸出極值時(shí)。
為了保證失調(diào)電壓在可控范圍內(nèi)，我們還要關(guān)注開(kāi)環(huán)增益。我們?cè)诙x開(kāi)環(huán)增益時(shí)，比如TI的TLV8542，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)開(kāi)環(huán)增益的工作條件分別在電源正軌道-0.6V，負(fù)軌道+0.6V定義。
圖2：TLV8542開(kāi)環(huán)增益（圖片來(lái)源：TLV8542數(shù)據(jù)手冊(cè)）
如下圖，橫坐標(biāo)輸出電壓Vout從負(fù)電源軌-Vs到正電源軌+Vs變化。藍(lán)線(xiàn)代表開(kāi)環(huán)增益，開(kāi)環(huán)增益會(huì)在接近電源正負(fù)軌時(shí)，我們可以看到急劇惡化。
所以對(duì)于開(kāi)環(huán)增益的定義，很多廠(chǎng)商（比如TI）, 會(huì)在一個(gè)較大的輸出擺動(dòng)范圍求其平均值，以實(shí)現(xiàn)良好的線(xiàn)性運(yùn)行。比如選擇電源正軌道-0.6V，負(fù)軌道+0.6V來(lái)計(jì)算開(kāi)環(huán)增益，如上圖紅線(xiàn)。
最大的失調(diào)電壓變化一般出現(xiàn)在輸出極值時(shí)，比如接近電源正負(fù)軌。在中間部分，增量開(kāi)環(huán)增益較高，然后在輸出接近電源正負(fù)軌道附近的時(shí)候下降。如果將運(yùn)算放大器推向其擺幅極限時(shí)（超負(fù)荷工作），失調(diào)電壓會(huì)更劇烈地上升。
讓我們來(lái)做一些具體的計(jì)算。如果直流開(kāi)環(huán)增益為100dB，則相當(dāng)于：
因此，每從中位電壓輸出擺動(dòng)1V，輸入電壓必須改變10μV。可把它看作隨直流輸出電壓變化的失調(diào)電壓。輸出擺動(dòng)9V，變化為90μV。
所以，為了保證失調(diào)電壓在可控范圍內(nèi)，盡量不要讓放大器工作在超負(fù)荷工作，從而導(dǎo)致更大的失調(diào)電壓。
在Digi-Key網(wǎng)站，我們可以在【Digi-Key放大器】產(chǎn)品頁(yè)面，通過(guò)參數(shù)篩選放大器，輸入失調(diào)電壓對(duì)應(yīng)的是“電壓-輸入補(bǔ)償”選項(xiàng)。
|
