[运放] 运算放大电路的输出偏置、漂移与自动调零问题

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I求知若渴 发表于 2025-8-13 16:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用运放搭建T型网络TIA电路,匹配电流源型探测器,测量亚皮安电流,测量没问题,但是由于漏电流也好,失调电压也好,TIA输出总是有偏置,且每次上电都不一样,过程中可能还有漂移。     
     构思了一种自动调零的思路,TIA输出的信号通过一正一负两路放大后送入ADC采集,并通过一路过零比较器,比较器输出1表示偏置为正,ADC采集同相放大输出,用DAC输出同比例正电压补偿,比较器输出0表示偏置为负,ADC采集反相放大输出,用DAC输出同比例负电压补偿。

     感觉能管用,但又感觉不好用,有信号了怎么办?也太麻烦了,各位有什么好的针对失调和漂移的好办法吗?老工程师们给评判评判,点拨点拨,感谢感谢!
 楼主| I求知若渴 发表于 2025-8-13 16:31 | 显示全部楼层

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LcwSwust 发表于 2025-8-13 16:43 | 显示全部楼层
据说有一种放大器叫“零漂移放大器”,要不试试看?
 楼主| I求知若渴 发表于 2025-8-13 16:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 I求知若渴 于 2025-8-13 16:51 编辑
LcwSwust 发表于 2025-8-13 16:43
据说有一种放大器叫“零漂移放大器”,要不试试看?

问题不在运放,零漂移并不是没漂移,一般零漂移输入偏置电流Ib对亚皮安测量也不满足要求。
LcwSwust 发表于 2025-8-13 16:51 | 显示全部楼层
I求知若渴 发表于 2025-8-13 16:48
问题不在运放,零漂移并不是没漂移,一般零漂移输入偏置电流Ib也不满足要求。我用的静电计运放,性能还优 ...

这样啊,换个思路:输入搞个二选一的开关,选择接地、或接信号,ADC测量二者之差。
 楼主| I求知若渴 发表于 2025-8-13 16:55 | 显示全部楼层
LcwSwust 发表于 2025-8-13 16:51
这样啊,换个思路:输入搞个二选一的开关,选择接地、或接信号,ADC测量二者之差。 ...

理论都可行,工程上全是问题,亚皮安对漏电流要求极高,我用的干簧继电器的漏电流都接受不了,一般PCB阻抗就算是1T欧姆,1V的压差也有1pA,开关的阻抗要小的多。
LcwSwust 发表于 2025-8-13 17:13 | 显示全部楼层
I求知若渴 发表于 2025-8-13 16:55
理论都可行,工程上全是问题,亚皮安对漏电流要求极高,我用的干簧继电器的漏电流都接受不了,一般PCB阻 ...

不好搞哦。

目前我觉得还是二选一开关这个方案合适,若是不能用开关断开输入,那就不知道输出电压是VOS引起的还是输入信号引起的。
开关的漏电流事以事先校准,或找出规律用算法将其去除。

另外,如果运放的一致性比较好, 是否可以用另一个运放测量VOS?就不需要开关切换了?
 楼主| I求知若渴 发表于 2025-8-14 09:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 I求知若渴 于 2025-8-14 10:22 编辑

"那就不知道输出电压是VOS引起的还是输入信号引起的",您说的非常对,不管怎样,我也应该预留这一部分,其实泰克旗下的吉时利(专门做精密源表的)里边就有这种方案,用的也是干簧继电器(阻抗算最大的了),但是他们为了减小漏电流,使用的了特殊的继电器,即用一个GUARD将线圈和开关隔离开,包住开关部分,GUARD电压和开关电压等电位,这样漏电流往GUARD漏而不是开关信号线路。感谢您的交流!
coody 发表于 2025-8-15 23:31 | 显示全部楼层
用个零漂移运放。
qinlu123 发表于 2025-8-16 07:53 | 显示全部楼层
多花点钱用个好点的放大器比如ADA4530-1
PPDDPPDD1234 发表于 2025-8-22 22:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 PPDDPPDD1234 于 2025-8-22 22:21 编辑

你的这个方案我还真试过。复杂度增加50%,效果估计增加5%不到。

上面有几个人的回复十分正确,问题并不在运放上面。VOS和IB统统不重要。这个漏电的控制是十分困难的。随着每次开机的环境温度,湿度,哪怕是空气中二氧化碳含量的变化,都会导致漏电的变化。你这个修正会变得十分复杂。也不可能一直修正。我之前就专门整过温度修正模型,湿度修正模型,气体浓度修正模型等等,的确有效,但是算法超级复杂而已,因为这是一个4维立体的数据,不独立。也见过狠人,直接恒温,然后充氦气密封的,完美绕过。


keithley早期的电路就是你的这个思路,是公布原理图的,基本和你的思路差不多。后续的电路图不怎么公开了,控制漏电流的方案有了很大进步,最直观的就是PCB上面的开槽十分的讲究。我猜,这个对电场模拟计算的要求应该很高。

如果要求不是很高的话,很多单位采用的方案的确是在干簧管继电器上面做文章,提高隔离,降低漏电流,比如多加一个屏蔽层啥的。也有一些笨办法,用PTFE悬空走线啥的。这个没有统一的方案,看你的容忍度有多高而已,八仙过海各显神通,你需要根据自己的布线找到关键漏电通道,然后来避免它。




个人愚见,这玩意,1.很烧钱 2.必须有足够的耐心,没有3-5年的专门研究,很难弄出成果来。普通人真不建议搞。
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