什么是输入失调电压？哪来的？怎么去掉？

21ic电子网 · 公众号 · 半导体 · 2024-12-13 10:08

正文

最近，在软件中仿真运放，想着，最好能把运放的那些指标，都验证仿真一下，所以就有了这篇学习笔记。

一、什么是输入失调电压？

输入失调电压，英文为input offset voltage，经常看到的表示是Vos。

理想情况下，当运放的两个输入端电压相同时，输出应该为0；但实际情况下，输出不是0。如下图所示。

这个时候，为了让运放的输出电压为0，则需要在运放的一个输入端施加一个或正或负的电压Vos，这个Vos即称为失调电压，如下图所示。

二、输入失调电压来自哪里？

输入失调电压主要来自于输入差分对之间的不匹配。

在实际情况下，即使电路结构完全对称，管子的参数设置完全一样，由于芯片制造和封装时的随机失配，最终出来的管子都是不相同的。

就和板级PCB的加工一样，虽然我们把线宽设置成一个值，并告知进行阻抗控制的情况下，加工出来也还是有误差来着。

在ADI的文档中[2]，有提到他们采用的那些调整失调电压的各种方法，所以，一扣指标，难度直线上升。

三、为啥需要考虑失调电压？

我觉得razavi的微电子基础中的那些例子，能说明一些问题。

这里，会造成测量误差。

这里会造成输出饱和。

四、Vos在器件手册上一般怎么表示？

比如下图中OPA827器件手册中的Vos，其典型值是75uV，最大值为150uV。

大概的意思是，在所测的大量OPA827运放中，如果|Vos|>150uV，那就算没有通过；然后68%的OPA827运放的Vos位于-75uV和75uV之间。

五、drift

Vos定义下面，还有一个Vos drift，其定义有两种。

一种为如下图所示，从图中可以看到Vos与温度可能成正比也可能成反比，所以drift可正可负。

另一种定义如下图所示，只有正值。

Drift在校正系统中非常重要，在校正系统中，会经常测量环境温度，从而在软件中进行校正。但是想要校正好温度漂移，会比较困难，所以最好还是器件本身的Vos足够小。

六、仿真？

还没有做。

七、参考文献

[1] https://www.ti.com/content/dam/videos/external-videos/en-us/1/3816841626001/4082104055001.mp4/subassets/opamps-offset-voltage-input-bias-specifications-presentation-quiz.pdf

[2] https://www.analog.com/media/cn/training-seminars/tutorials/mt-037_cn.pdf

END

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