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解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真

发布时间:2020-09-28 责任编辑:lina

【导读】本篇介绍一个种不依赖昂贵检测设备的偏置电流测试方法,同时配合 LTspice 仿真增强理解。工程师可以在普通实验室环境中,根据该方法调整放大器局部电路实现偏置电流的准确测量。
 
本篇介绍一个种不依赖昂贵检测设备的偏置电流测试方法,同时配合 LTspice 仿真增强理解。工程师可以在普通实验室环境中,根据该方法调整放大器局部电路实现偏置电流的准确测量。
   
如图 2.36 为 ADA4077 的偏置电流测试电路,R1、R2 是串联在放大器输入端的 1MΩ电阻,用于感应 Ib+与 Ib-,通过控制开关 S1 和 S2 通断的状态,分别测量 Vos、Ib+、Ib- 单独或者组合情况下,作为激励产生相应的输出直流噪声,进而计算出 Ib+、Ib-,并最终得到 Ib 及 Ios,测试操作如下:
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
图 2.36 偏置电流测试电路
 
步骤一,测试放大器的输入失调电压对输出直流误差电压的应影响。将开关 S1 和 S2 全部闭合,由于兆欧级电阻 R1,R2 被开关短路,Ib- 流经 R3、Ib+流经 R5 所引起的误差电压相比于失调电压误差通常小于 1%。因此,近似认为该状态下测量的放大器输出电压 Vo1 是由输入失调电压 Vos 所导致,关系如式 2-18。
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
 
如图 2.37,Vo1 瞬态分析结果为 -34.347mV,由于 Gn 为 1001,代入式 2-18 计算 Vos 为 -34.347μV。
 
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图 2.37 ADA4077 Vos 导致的输出直流误差电压仿真结果
   
步骤二,打开开关 S2,开关 S1 保持闭合,此时待测放大器的 Ib+流入 R2,在放大器的同相输入端形成一个附加失调电压 VIb+,它与放大器 Vos 共同在电路噪声增益的作用下,产生输出直流误差电压为 Vo2,如式 2-19。
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
 
Ib+的电流流向为: 地 ->R5 并联 R6->R2->ADA4077 同相输入端,计算 Ib+如式 2-20。
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
 
如图 2.38,Vo2 瞬态分析结果为 -710.009mV,代入式 2-19 可计算 VIb+为 -0.76495mV。再将 VIb+代入式 2-20,计算 Ib+为 0.6756nA。
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
图 2.38 ADA4077Vos 与 Ib+导致的输出直流误差电压仿真结果
 
步骤三,闭合开关 S2,打开开关 S1,Ib- 在 R3 与 R1 连接端形成另一个附加失调电压 VIb-,它与放大器的 Vos 共同在电路噪声增益的作用下,产生输出直流误差电压为 Vo3,如式 2-21。
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
 
Ib- 的电流流向为 VIb->R1->ADA4077 反相相输入端,可得式 2-22。
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
 
如图 2.39, Vo3 瞬态分析结果为 307.316mV,代入式 2-21 得到 VIb- 为 0.34166mV。再将 VIb- 代入式 2-22,计算得到 Ib- 为 0.341663nA。
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
图 2.39 ADA4077Vos 与 Ib- 导致的输出直流误差电压仿真结果
 
将 Ib-、Ib+代入式 2-11、2-12,计算 ADA4077 的输入偏置电流、失调电流分别为:
 
解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
 
对照图 2.2,仿真计算结果在 ADA4077 输入偏置电流,失调电流的范围中。
 
 解析一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真
图 2.2 ADA4077 偏置电流等静态参数
 
该测试方法是包括失调电压测量与偏置电流测量。所以,偏置电流实际测量的中同样需要注意的供电电源的清洁等问题(参考《放大器 Vos 失调电压的测试与处理方法》),避免在测试中因为操作不当引入误差。
 
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