由失调电压导致故障的一则案例分析

放大器的失调电压是工程师在直流耦合电路设计中，评估频次极高的参数，本篇通过一个案例介绍失调电压的影响方式，以及探讨产生原因。

1．由失调电压导致故障的一则案例

2019年8月11日（星期日）晚，笔者接到负责电源领域同事的信息，一家上市公司在汽车电子领域首款产品的小批量生产测试中出现异常，其中使用ADI放大器设计的电路发生“失效”问题，急需申请失效分析。8月12日上午现场拜访该企业，工程师讲述电路设计不存在问题，并且通过ADI官方指定渠道购买15片ADA4851－1，其中2片芯片所在的板卡出现“失效”，将“失效”板卡中ADA4851－1芯片与正常工作板卡的ADA4851－1芯片进行互换，“失效”现象跟随“异常芯片”继续复现，因此要求进行失效分析。

面对上述问题的现象描述，笔者无法定位问题的根源。与项目组负责人详细了解电路图和测试过程。如图2．7，使用ADA4851－1组建差动放大电路，电路由＋5V单电源供电，TP1000网络由参考电压源提供。工作中在输入端TP1001网络与TP1006网络连接到地时，如果ADA4851－1的输出端（TP1011网络）电压超出±38．7mV时，系统判定电路出现异常并终止工作，上述2片“异常芯片”的输出电压均超过±38．7mV。

 

图2．7 ADA4851－1应用电路

参考ADA4851－1的电气参数进行分析，如图2．8。在25℃环境中，＋5V供电，电路增益为1时，输入失调电压的典型值为0．6mV ，最大值为3．4mV。

 

图2．8 ADA4851－1输入失调电压

假定图2．7中的比例电阻完全匹配，即R1000与R1010为220Ω，R1001与R1011为12KΩ。该差动放大电路的增益为54．4倍。输入失调电压经过放大后的输出应为32．7mV（典型值）时电路正常工作，但是失调电压最大值对应的输出值为185．5mV，已经超出判定故障的阈值电压。并且在＋5V电压供电时，ADA4851－1失调电压的分布如图2．9，输入失调电压为±1mV附近的情况出现频次较高，此时对应的输出电压为±54．4mV，同样超出系统判定的阈值电压。

 

图2．9 ADA4851－1输入失调电压分布

审核编辑：符乾江