ZHCACH5B october   2022  – march 2023 OPA2991 , TLC2654 , TLC4502 , TLE2021 , TLV2721

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 2定义的输入失调电压
  5. 3导致 VOS 的原因
  6. 4主要器件类型中的 VOS 和温漂
    1. 4.1 双极
    2. 4.2 JFET
    3. 4.3 CMOS
  7. 5VOS 的制造商测量、修整和规格
    1. 5.1 测量
    2. 5.2 修整
    3. 5.3 规格
  8. 6VOS 对电路设计和校正方法的影响
    1. 6.1 交流耦合
    2. 6.2 直流反馈
    3. 6.3 内部校准
  9. 7总结
  10. 8参考文献
  11. 9修订历史记录

规格

顾名思义,输入失调电压是指运算放大器输入。所有的误差源都是如此,因为从误差源可以看出,任何误差源产生的实际输出都取决于电路的闭环增益 (ACL)。因此,VOS 必须与同相电路的 ACL(以输出为基准)相乘。

表 5-1 VOS 规格示例(取自 OPA2991 数据表) 在 VS = (V+) – (V–) = 2.7V 至 40V (±1.35V 至 ±20V)、TA = 25°C、RL = 10kΩ(连接至 VS/2)、VCM = VS/2 且 VOUT = VS/2 条件下测得(除非另有说明)。
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
失调电压
VOS 输入失调电压 OPA991、OPA2991
VCM = V–
±125 ±750 µV
TA = –40°C 至 125°C ±780
OPA4991
VCM = V–
±125 ±830
TA = –40°C 至 125°C ±850
dVOS/dT 输入失调电压漂移 TA = –40°C 至 125°C ±0.3 µV/℃
表 5-2 指定环境温度时的温度标识符

标识符位于器件名称之后,封装名称之前。

标识符 环境温度范围 标识符含义
C 0°C 至 70°C 商用级
I -40°C 至 85°C 工业类
T -40°C 至 105°C 不适用
Q -40°C 至 125°C 汽车
E -40°C 至 150°C 扩展
M -55°C 至 125°C 军用

表 5-1 显示了 OPA2991 数据表的 VOS 部分。每个 VOS 规格在数据表上都有一列用于列出最小值、典型值和最大值。对于运算放大器,可提供三种主要的 VOS 规格:25°C 时的 VOS、满量程 VOS 和温漂 (ΔVOS/ΔT)。过去,器件在特定的工作温度范围内需要使用字母标识符,如表 5-2 所示。然而,大多数新器件的温度范围均为 –40°C 至 +125°C,与应用无关。某些器件还标有 A 或 B 等字母。此类等级表示器件的精度,质量(等级)越高,直流误差则越低。但情况并非总是如此,因此请务必查看数据表以便了解实际的 VOS 规格。

第一个条目是针对静态温度条件下的 VOS,其中列出了 25°C 温度下的最大值和典型值。几乎所有运算放大器数据表都列出了该规格,并以毫伏 (mV) 或微伏 (μV) 表示。用于创建器件工艺中的自然变化或未来变化有可能导致 VOS 与典型值大相径庭。每款器件在出厂时都经过测试,以确保在发货给客户之前不超过最大指定值,因此稳健的设计可能要求设计人员关注最大值而不是典型值。

在数据表中,满量程 VOS 通常仅提供最大额定值。该规格列出了在额定温度范围内可能遇到的最差 VOS。有时,满量程额定温度范围小于最大工作温度范围,因此必须严格注意这些条件。

器件的温漂由 ΔVOS/ΔT 表示。这是使用方程式 13 中所示的额定温度范围的两端计算的平均值。例如,许多器件的 VOS 是在–40°C (TA1) 和 +125°C (TA2) 条件下测得的,计算其结果并表示为每摄氏度温度变化时 VOS 增加的微伏数 (μV/°C)。温漂通常作为数据表中的典型值给出。请注意,TI 仅对最大值进行了生产测试,因此请查看满量程数据或测量温漂,以便更全面地了解器件的温漂。

方程式 11. V O S T = V O S ( T A) 1 ) - V O S ( T A) 2 ) T A) 1 - T A) 2

一些器件的温漂图中有多个斜率,因此使用了方程式 14。当不同区域存在不同的斜率时,这很有用,因为在整个范围内进行计算只会显示较小的温漂,而可能会有较大的温漂来抵消。

方程式 12. V O S T = V O S ( T A) 1 ) - V O S ( 25 ° C ) + V O S ( T A) 2 ) - V O S ( 25 ° C ) T A) 1 - T A) 2

图 5-2 显示了在 –40°C 至 +125°C(典型温度范围)内测得的 VOS(针对多个器件),并比较了 VOS 温漂特性。每条线的斜率表示该部分的温漂幅度或称 ΔVOS/ΔT。直线越陡,ΔVOS/ΔT 就越大。与 LM358B 相比,OPA2991 的温漂更小。如果应用中预计会出现温度变化,设计人员应考虑满量程温漂特性。

GUID-20220601-SS0I-JX2J-RK4K-KPWPJ7KWQ4WV-low.svg图 5-2 VOS 温漂

图 5-3图 5-4 是使用 TLV9161、OPAx991 和 TLV07xH 时,VOS 与输入共模电压 (VCM) 间关系的示例。由于 VOS 通常在 VCM 设为一个值的条件下进行测试,因此此类图表可用于推断数据表中未指定的特性。这样,设计人员能够了解器件在各种值下的特性。

GUID-20220412-SS0I-4VDP-TFRM-KFQF9SRT4SHS-low.gif图 5-3 TLV9161 运算放大器的 VOS 与 VCM 间的关系
GUID-20220602-SS0I-VJTP-5GXL-2835Z3HNTRZD-low.svg图 5-4 OPAx991(左)和 TL07xH(右)的 VOS 与 VCM 间的关系