关于运放输出失调电压和温漂的消除

电子常识

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描述

  运放是运算放大器的简称。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”,此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多,广泛应用于几乎所有的行业当中。

  温漂效应这种现象在CRT显示器中非常普遍,通常称为显示器的温漂效应。由于显示器启动之后,显像管及内部电路需要有个预热过程,反映到显示画面上,就会有轻微的水平或垂直方向的图像位移。

  对CRT显示器来讲,这是正常现象,用户不用担心,一般在开机后很短的时间内就会恢复正常。温飘的幅度一般来讲在半厘米之内都是可以接受的,温漂现象的产生和显示器内部电路元件的热稳定性关系密切,名厂的高档产品在这方面表现要好于中低档产品。

  关于运放输出失调电压和温漂的消除

  一般的温漂补偿法需先检测其大小,然后采用外干预电路进行补偿,其难点在于准确检测,并不能一次性调整解决。本法由运放“自治”就省事,不用计算,一次搞定。

  1),复合运放跟随器

  运放输入失调电压加温漂(ΔVos/ΔT和ΔIos/ΔT)改变量Vos+Δ,最终都体现于输出失调电压。如果将Vos+Δ视为理想运放输入端的偏压,那么设置其反向抵消之,输出失调电压等于0,输入失调电压加温漂也就消除。同一基片参数一样的两个运放块,温漂就很接近,搭建下左复合跟随器,静态时,A的输出由B跟随器全部反馈回-端,跟一般跟随器一样输出Vos+Δ失调电压。在传输过程,B加入自己的Vos+Δ设置了-端偏压,反向输出-(Vos+Δ),两个电压在A输出端叠加相抵消为uo=(Vos+Δ)-(Vos+Δ)=0,即实现输入失调电压加温漂改变量的消除。

  如右图,当A的+输入端有Ri电阻接地,或者接输入信号,则要加电阻Rs=Ri,微调其中一个电阻值就可以调0输出。

  温漂

  2),比例运算电路

  运算电路在消除失调电压的过程,A运放-端静态基极电流在电阻ro+Re//Rc(ro是B的内阻,一般几百欧)产生额外压降,+端必须产生相当的压降给予消除,偏压才为0,即 (ro+Re//Rc)(Ibs-0.5Ios)-R1(Ibs+0.5Ios)=0,但是两端压降随温漂改变并非一致,消除结果就留下微小的偏压残值,使输出波形中轴与0轴的偏离。

  由于ro不是固定值,用上式计数求得电阻R1也是近似值,所以不如取R1=Re,调试时往大微调R1的电阻值,直到输出消0。这样的方案仅仅对某一个温漂值消0,应根据温漂的变换范围取中间值,统筹兼顾。

  例如LM324的Vos=2mv,Ios=5e-9A,输入信号E=10uv,电路放大倍数501。设温漂Vos是2mv/℃,Ios是2nA/℃,分别仿真Vos=0.002v,Ios=5e-9A;Vos=0.02v,Ios=5e-8A(+10℃)和Vos=0.1v,Ios=5e-7A(+50℃)三个档次如图,残值不大。

  温漂

  3),反相和差分运算原理与上述一样

  反相与同相运算电路误差一样。

  设差分电路Re=Ra,R=Rb,则基极电流在两个输入端产生的压降相等输出失调电压才为0,即(ro+Re//R)(Ibs-0.5Ios)=(Re//R)(Ibs+0.5Ios)。

  温漂

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