用SPICE模型仿真失調電壓
發布時間：2014-9-10 11:48
發布者：eechina
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博文連載：看一個TI老工程師如何馴服精密放大器 失調電壓對電路的影響并不是都很明顯。直流失調電壓很容易利用OP放大器的SPICE模型來仿真，但是一般只能預測到某個芯片的失調電壓的影響。在不同的器件之間，結果又會有怎樣的變化呢？ 我們利用改進型的Howland電流源（如figure1）給出一個例子。連接到正、反相輸入端的反饋也許會讓我們對運放失調電壓如何給電路帶來的誤差產生疑問。OPA548 是一款很強的功放，其最大5A的電流輸出能力以及60V供電的能力使其經常用于Howland電路。但它最大高達10mV的失調電壓會對整個電路的輸出電流產生何種影響呢？ 
在仿真前，有個很好的機會來練習best practice with SPICE ，你們認為有了10mV的輸入失調電壓后，輸出電流將是多少？ 運放的失調電壓模型是串聯一個電壓源在其中一個輸入引腳上。所以在SPICE里我們僅僅需要等效的串入一個電壓源串聯在其中一個輸入引腳上而引起輸入失調電壓的改變后觀察輸出的影響。在理想運放模型下，輸入V1和V2為0時，輸出電流也為0，但是實際上，輸入失調電壓將等效一個微小的輸入信號。進行Vx=0和Vx=10mV的直流特性仿真，然后記錄由于Vx變化而引起的輸出電流變化。Vx變化帶來的輸出電流的變化表明了失調電壓對整個電路的影響。當然，失調電壓也可能是負值。
仿真Vx=0時，輸出的失調來源于OPA548 的模型定義的2.56mV失調電壓，這部分不會作為本次仿真增加的失調電壓。我們的模型中大部分有一個失調電壓參數且等于這些運放的失調電壓典型值。在一些電路中，其他輸出失調的來源有輸入偏置電流或者輸入失調電流，這些因素會對總的失調帶來額外的影響。 您預測失調電流是多少呢？改進的Howland電路本質上由電阻R5和一個減法放大器電路（4個電阻和1個運放組成）組成。這個單位增益的減法放大器（四個電阻阻值相同）使得輸入差分電壓（V2-V1）加在了R5上，導致電流流過負載。然而，失調電壓加在了正向輸入端，正如正向放大器一樣被放大了兩倍(G=1+R2/R1)。因此，由于10mV的失調電壓在R5兩端產生了20mV的電壓，并產生了一個20mA的輸出失調電流。若改成-10mV的失調電壓則會產生一個-20mA的輸出電流（電流從負載倒灌）。 好的，也許你直觀的看到了這點，也許沒有。無論如何，SPICE模型讓我們確定或得到了答案。 |
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