偏移电压对电路产生什么样的影响,并不总是那么清楚。DC偏移很容易通过SPICE进行模拟,但是运算放大器宏模型仅预测一个元件偏移电压的影响。那么,器件之间存在的差异呢?
改进型Howland电流源电路(图1)为我们提供了一个好例子。其两个输入端的反馈让我们感到疑惑的是,运算放大器的输入偏移电压(VOS)如何促使误差产生。OPA548是一种强大的功率运算放大器,其拥有5A最大输出,60V电源供电能力,常常用于Howland电路中。但是,其10mV最大偏移电压如何影响该电路的输出电流呢?
在我们模拟以前,这是一个实践SPICE最佳使用方法的机会。你对输出电流与10mV输入偏移电压一起有什么看法呢? 偏移电压被建模为一个与输入端之一串联的电压源。因此,在SPICE中,我们可以只插入一个与输入端之一串联的DC源。通过V1和V2输入连接至接地,在理想情况下,我们希望获得零输出电流,但是偏移电压会提供一个小输入。利用VX=0和VX = 10mV,进行一次DC模拟。注意VX变化带来的输出电流“变化”。可能还有其它偏移源,因此这两个VX值输出电流的增量表明了偏移电压的误差贡献度。当然,这种偏移也可能为负。
这种模拟中VX=0的输出偏移来自OPA548宏模型中包括的偏移电压(2.56mV),并且不会成为额外的误差贡献者。大多数我们的宏模型都有一个约等于典型偏移电压值的偏移电压。在一些电路中,其它输出偏移源可能来自输入偏移电流及(或)输入偏移电流,会成为总偏移额外的贡献者。
你预测的输出偏移电流呢?改进型Howland基本为一个差分放大器(一个运算放大器周围有4个电阻器),并有一个后添加电阻器,即R5。这种单位增益差分放大器(电阻相等),使输入差分电压(V2-V1)强加于R5,所产生电流流至负载。但是,偏移电压直接施加于非反向输入,并被放大+2,其就像一个非反向放大器(G=1+R2/R1)。因此,10mV偏移电压在R5形成20mV电压,从而产生20mA输出电流偏移。-10mV偏移会形成-20mA输出电流(由负载灌入电流)。
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