运放参数详解part2:如何测量输入偏置电流Ib,失调电流Ios |
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前面一篇文章分析了运放输入偏置电流和失调电流形成的原因,以及对放大电路的影响,接下来进一步讲解运放输入偏置电流和失调电流的测量方法。 以下是转载的原文(蓝色底纹的文字为本站注释)。 上一节讲了运放输入偏置电流和输入失调电流,这一节给出输入偏置电流测量方式。 总体来说主要有两种测试方法,一种是让输入偏置电流流入一个大的电阻,从而形成一个失调电压,然后放大失调电压并进行测量,这样就可以反算出输入偏置;另一种方法是让输入偏置电流流入一个电容,用电容对这个电流进行积分,这样只要测和电容上的电压变化速率,就可以计算出运放的偏置电流。 一、电阻法测量输入偏置电流 Ib 和失调电流 Ios先介绍第一种方法,具体电路如图 1 所示,C1 是超前补偿电容以防止电路的振荡,根据实际电路选择。OP2 是测试辅助运放,需选低偏置电压和低偏置电流的运放。 ![]() 测量原理为:通过开关 S1 和 S2 的开断,测得运放输入端 Vos 的变化,这个变化是由于偏置电流流过 R1 或 R2 产生了一个微小的电压信号。这个电压信号与 Vos 相加后,作为运放的同向输入端电压,再经放大后就是电路的输出电压。这样电路的输出电压,就可以用位数高的万用表测量了,然后再反推回输入偏置电流。 下面是具体的测试步骤: (1)首先测试运放的失调电压。关闭 S1 和 S2,测试出 OP2 运放的输出电压记下 Vout 。则输入失调电压为: ![]() (2)关闭 S1,打开 S2,待测运放的 Ib+流入 R2,会形成一个附加的失调电压 Vos1,测试出 OP2 运放的输出电压记下 Vout1。则运放同向输入失调电压为: ![]() (3)打开 S1,关闭 S2,待测运放的 Ib-流入 R1,会形成一个附加的失调电压 Vos2,测试出 OP2 运放的输出电压记下 Vout2。则运放反向输入失调电压为: ![]() (4)运放输入偏置电流为 Ib=[(Ib+)+(Ib-)]/2 运放输入失调电流为 Ios=(Ib+)-(Ib-) 根据上述的方法测得的几种放大器的输入偏置电流和输入失调电流如下表所示。 Test Offset(mV)Datasheet Offset(TYP) (mV)uA7410.5151OP07-0.1010.06OPA277-0.002±0.020表 1 测试结果示例这种测试方法有几个缺点,一个是使用了很大的电阻 R1 和 R2,一般会是 M 欧级,这两个电阻引入了很大的电压噪声。受到电阻 R1 和 R2 的阻值的限制,难以测得 FET 输入运放的偏置电流。 二、电容法测量输入偏置电流 Ib 和失调电流 Ios第二种方法测试方法,是让运放的输入偏置电流流入电容,具体测试如下图。 ![]() 从图中的公式很容易理解测试的原理,这个测试的关键,是选取漏电流极小的电容。 (1)打开 S1,IB+流入电容 C,用示波器观察 Vo 的变化,结果如下图,按上图的方法就可以计算出 IB+。 ![]() 整理成表格如下表所示: ΔV /mVΔt /sC /nFIb /nANo.1 IB+1666.689.540.237072(2)关闭 S1 打开 S2,IB-流入电容 C,用示波器观察 Vo 的变化,结果如下图,可以计算出 IB-。 ![]() 整理成表格如下表所示: ΔV /mVΔt /sC /nFIb /nANo.1 IB-443.229.540.13036(3)再根据定义就可以计算出运放的输入偏置电流和失调电流。 这种测试方法可以测得 fA 级的失调电流。测试时需要选用低漏电流的电容,推荐使用极低漏电流的特氟龙电容,聚丙烯(PP)电容或聚苯乙烯电容。 再分享一个经验,就是贴片电容在焊接过程中,由于引脚可能残留焊锡膏等杂质,会使 FET 运放的漏电流大大的增加。曾经测试一个偏置电流为小于 10pA 级的运放,由于没有对引脚 进行清洗,结果测得结果出现了很大的误差,或者叫差错,达了 nA 的水平了。 原文链接:运放参数的详细解释和分析-part2,如何测量输入偏置电流 Ib,失调电流 Ios 扩展阅读如果对运放测量感兴趣,可以参照一个运放测量的国标文件《SJT 10738-1996 半导体集成电路运算(电压)放大器测试方法的基本原理》。 另外,Analog Device 也有类似的运放测量教程,戳:Simple Op Amp Measurements 扫码关注尚为网微信公众号![]() 原创文章,作者:sunev,如若转载,请注明出处:https://www.sunev.cn/hardware/1165.html |
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