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案例详解:失调电压的影响方式

2020-12-10 18:52
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所以笔者与工程师确认,现有ADA4851-1应用电路的输出电压折算到输入端,均在数据手册参数范围内,工作不存在失效问题,该电路的软件判定阈值设计不合理,建议整改办法包括:

(1)调整判定故障的阈值电压。

(2)使用低失调电压的放大器,并类比ADA4528,在25℃环境中,+5V供电时,失调电压最大值仅为2.5uV 如图2.10。失调电压的分布更为集中,如图2.11。

图2.10 ADA4528-1电调电压

图2.11 ADA4528-1失调电压分布

通过该案例可见,失调电压的存在,导致电路输出产生直流误差。

2.失调电压与漂移定义

如图2.12(a)为放大器模型,短路放大器的两个输入端(Vp、Vn),如果是理想放大器其输出电压Vo应为0V。但是,真实放大器内部处理Vp与Vn的输入级存在失配,导致放大器的输出不为0V。为了使真实放大器的输出实现0V,需要在输入管脚之间增加适合的校正电压,称为失调电压(Offset voltage,Vos)。

如图2.12(b),真实放大器的电压传递曲线(VTC)不会过原点,它向左移还是右移由失配的方向决定。可以理解为在理想或无失调电压放大器的一个输入端串联一个小电压源Vos,其电压传递曲线如式2-1。

为了实现输出电压为0V,需要满足式2-2。

所以放大器的两个输入端电压关系是近似相等,即“虚短”原则。Vos的取值范围在毫伏到微伏。

图2.12 具有失调电压的放大器模型和电压传递曲线

对于某个放大器的失调电压是确定值,但是放大器会因为温度、工作时间变化,使输入失调电压产生随其变化量比值的变化,该比值称为失调电压漂移(Offset Voltage Drift)。

(1)变量为温度,单位是μV/℃,表示输入失调电压的变化量与导致该变化的温度变化量的比值。数据手册提供的参数为测量温度范围内的平均值,符号为ΔVOS/ΔT,或者dVOS/dT。

考虑温度漂移的失调电压,为式2-3。

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