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電子電路知識(shí),失調(diào)電壓結(jié)構(gòu)原理圖解析
  • 發(fā)布時(shí)間:2022-06-29 20:50:59
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電子電路知識(shí),失調(diào)電壓結(jié)構(gòu)原理圖解析
失調(diào)電壓
失調(diào)電壓,又稱輸入失調(diào)電壓,指在差分放大器或差分輸入的運(yùn)算放大器中,為了在輸出端獲得恒定的零電壓輸出,而需在兩個(gè)輸入端所加的直流電壓之差。
此參數(shù)表征差分放大器的本級(jí)匹配程度。在差分放大器的兩個(gè)輸入端加有相等的輸入電壓時(shí),差分輸出電壓稱為輸出失調(diào)電壓。
失調(diào)電壓結(jié)構(gòu)
如果運(yùn)放的輸入端短接在一起并接地(如圖1所示),則輸出存在某一直流電壓。
這個(gè)電壓叫做“輸出失調(diào)電壓”(output offset voltage),輸入失調(diào)電壓是在沒有任何外部輸入時(shí)存在于兩個(gè)端口間的差分輸入電壓。
換句話說,它可以認(rèn)為是被加到輸入端口間迫使輸出電壓為零的輸入電壓。如果V除以運(yùn)放的電壓增益A0,其結(jié)果是“輸入失調(diào)電壓”(input offset voltage)。
失調(diào)電壓 運(yùn)放
失調(diào)電壓原理
輸出失調(diào)電壓由輸入級(jí)內(nèi)部失配所引起。一個(gè)簡(jiǎn)單差分對(duì)(見圖2)
失調(diào)電壓 運(yùn)放
由兩個(gè)晶體管Q1和Q2組成。輸入端口間任何差分信號(hào)都被放大并且產(chǎn)生輸出電壓V。
實(shí)際上,兩個(gè)晶體管的特性不會(huì)完全一樣;因此,集電極偏置電流Ic1和Ic2會(huì)不同。
結(jié)果,即使沒有任何輸入電壓,也可能會(huì)有一個(gè)差分輸出電壓,其在后級(jí)被放大并且可能因?yàn)楦嗟氖涠鴲夯?/div>
對(duì)于圖3中的反相和同相放大器,輸入失調(diào)電壓的影響可以被確定。對(duì)于這兩種結(jié)構(gòu).因?yàn)闆]有其他輸入信號(hào)V,可以考慮為同相端的輸入。
失調(diào)電壓 運(yùn)放
失調(diào)電壓內(nèi)調(diào)整
很多單運(yùn)放都提供額外管腳用于失調(diào)電壓調(diào)零。使用該功能時(shí),通常在運(yùn)放自兩個(gè)管腳上接一個(gè)電位器,而電位器的滑動(dòng)端通過電阻與正電源端(或者負(fù)電源端相接,取決與具體的運(yùn)算放大器,電路如圖4所示:
失調(diào)電壓 運(yùn)放
需要注意一個(gè)常見問題:替換不同型號(hào)的運(yùn)放后,如果滑動(dòng)端意外地與錯(cuò)誤的電源相連,那么運(yùn)放將會(huì)損壞。
一個(gè)設(shè)計(jì)良好的運(yùn)放的失調(diào)電壓調(diào)節(jié)范圍不超過其最低等級(jí)產(chǎn)品的最大Vos的2~3倍;然而,運(yùn)放的失調(diào)電壓調(diào)整管腳處的電壓增益通常大于信號(hào)輸入端的增益。
因此,必須盡可能地減小失調(diào)電壓調(diào)整管腳處的噪聲,也就是避免使用長(zhǎng)導(dǎo)線連接運(yùn)放和電位器。
失調(diào)電壓調(diào)零會(huì)引起失調(diào)溫度系數(shù)上升,運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓漂移受失調(diào)電限調(diào)整設(shè)置的影響。內(nèi)部調(diào)節(jié)端只能用于調(diào)整運(yùn)放自己的失調(diào)電壓,而不能糾正系統(tǒng)的失調(diào)誤差。
對(duì)于FET輸入型運(yùn)放來說,漂移損失約為4μV/℃。通常,最好通過選擇合適的器件/等級(jí)來控制失調(diào)電壓。
失調(diào)電壓外調(diào)整
失調(diào)電壓外調(diào)整的方法分為反相運(yùn)算放大電路失調(diào)電壓的外部調(diào)整方法以及同相運(yùn)算放大電路失調(diào)電壓的外部調(diào)整方法。以同相運(yùn)算放大電路失調(diào)電壓的外部調(diào)整方法為例說明失調(diào)電壓的外調(diào)整。
對(duì)于同相運(yùn)算放大電路,可以采用如圖5所示的電路:
失調(diào)電壓 運(yùn)放
在運(yùn)放的反相輸入端注入小的偏置電壓。當(dāng)R3》R1時(shí),失調(diào)電壓較小,該電路工作性能較好;否則,信號(hào)增益將受調(diào)整失調(diào)電壓用的電位器的影響。然而,當(dāng)R3與固定的低阻抗參考電源±VREF,相連時(shí),信號(hào)增益將穩(wěn)定。
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