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运放输出失调电压和温漂的消除

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楼主
captzs|  楼主 | 2015-9-22 22:16 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
运放输出失调电压和温漂的消除
用运放自身误差的反量去矫正误差便捷,让它“自治”最省事。
1),运放跟随器(没有完全相位补偿的运放不可做跟随器,会自激)
两个参数一样的运放块 (最好同一基片封装)搭建如下左电路,A跟随器输出失调电压等于Vos,而B跟随器输出相同失调电压加在A-端反向输出-Vos,则uo=Vos-Vos=0,失调电压抵消。当A跟随器温漂改变量ΔVos,对应输出是ΔVos,而B跟随器相同的改变量加在A-端反向输出-ΔVos,则Δuo= ΔVos-ΔVos=0,温漂改变量相抵消。这样输出失调电压和温漂都消除。如右图,当输入端有电阻Ri接地,则加电阻Rs=Ri,调节它们可以对输出调0

温漂.JPG (133.31 KB )

温漂.JPG

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沙发
maychang| | 2015-9-22 22:30 | 只看该作者
楼主是否考虑过左图电压增益是多少?

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captzs 2015-9-22 22:48 回复TA
我也考虑电路原理是否靠谱,就与双运放恒流源电路比对,觉得可以。 
captzs 2015-9-22 22:42 回复TA
增益与一般跟随器一样,接近1,我仿真了许多次,也用了各种不同型号的运放。 
板凳
maychang| | 2015-9-22 23:36 | 只看该作者
失调暂且先不说。
温漂通常变化非常缓慢,是超低频。因此在环路中加入低通滤波,只允许很低频率成份反馈到运放输入端,应该可以在较高频率上实现一定增益。
另外,两个运放不一定要相同型号。例如运放A可以是宽带运放,运放B可以是低失调低温漂低噪声运放但对带宽并无要求。

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captzs 2015-9-23 08:43 回复TA
多谢回复。 我仅仅提出一个思路。许多相关的技术问题和细节超出我的水平,确实没有解决的能力,只能是行家去完善。 
地板
摸摸| | 2015-9-23 00:51 | 只看该作者
顺便问一下:电阻比例的温漂如何消除?

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captzs 2015-9-23 08:39 回复TA
请原谅,"电阻温漂"我首次听到,如何消除就无从讲起。 
5
Lgz2006| | 2015-9-23 07:19 | 只看该作者
呵呵,楼主,何不用一根短线替代运放B。

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captzs 2015-9-23 08:31 回复TA
你先试一试用一个导线连接有何不同。希望多说些象Maychang兄那样有关电路技术的意见。 
6
Lgz2006| | 2015-9-23 09:10 | 只看该作者
偶然用电脑版看到楼主

电压增益0dB时,失调补偿(能否补得了是另一回事)有意义吗?还不如一根连线作跟随。复杂而无意义的不是技术

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captzs 2015-9-23 09:20 回复TA
"复杂而无意义的不是技术" 1),两个元件的电路算复杂? 2),既然没有意义,就不劳你的大驾。 3),如果再对我说无意义的话,我不会回复。 
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摸摸| | 2015-9-23 09:42 | 只看该作者
如果在不放大的情况下,零点漂移找个自稳零运放就差不多了.
如果在存在比例放大的情况下,其实一般电阻的温漂比运放的大,除非你用VISHAY的VHP101系列

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xuplastic + 1 说到点子上了,同样温漂的运放和电阻,电阻.
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captzs|  楼主 | 2015-9-23 10:16 | 只看该作者
摸摸 发表于 2015-9-23 09:42
如果在不放大的情况下,零点漂移找个自稳零运放就差不多了.
如果在存在比例放大的情况下,其实一般电阻的温漂 ...

在网上看到的温漂补偿,是先检测温漂的大小,然后采取外部干预的方法"补偿",难度就在于检测。
我的思路是,不要理会温漂的大小,就是说温漂的大小可以"无知",所要做的是将不知的温漂反向,去抵消它本身,两个运放的参数一样,大小变化,变化快慢都一样,这样就简单。
电阻与运放的温漂的相关与不相关性,我一无所知,不过两个问题分开讨论为好。

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9
HWM| | 2015-9-23 10:21 | 只看该作者
to LZ:

你的“方法”之前提是

    两个运放特性高度一致,即“克隆”的程度。

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10
captzs|  楼主 | 2015-9-23 10:35 | 只看该作者
HWM 发表于 2015-9-23 10:21
to LZ:

你的“方法”之前提是

您也知道,理想的东东是没有的。将各种方案比较出接近有效的方法,有新的出来再比较······。如果不这样,就没有改进。然而谁敢说,他弄出来的东东就是正确的,别人的都不行。

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11
maychang| | 2015-9-23 11:29 | 只看该作者
captzs 发表于 2015-9-23 10:16
在网上看到的温漂补偿,是先检测温漂的大小,然后采取外部干预的方法"补偿",难度就在于检测。
我的思路 ...

你的“思路”,正如HWM所说,前提是两个运放失调和温漂完全相同。此即Lgz2006在另一帖中所说的“补偿”。
问题在于,即使同一个封装之内的双运放或者四运放,也不能保证失调和温漂完全相同。至少我就曾遇到过双运放失调方向相反的双运放。

正因为如此,所以我在3楼说“运放A可以是宽带运放,运放B可以是低失调低温漂低噪声运放但对带宽并无要求”。这是从运放A输出端取出直流成份(极低频成份)而去掉交流成份,与零电位(地)进行比较,经运放B(失调温漂非常小)反馈到运放A输入端。结果运放A可以对较高频率信号进行放大,但对非常低频信号没有增益。
这不是补偿。

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12
Lgz2006| | 2015-9-23 12:32 | 只看该作者
反量补偿

-126404852.jpg (44.69 KB )

-126404852.jpg

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captzs 2015-9-23 13:10 回复TA
变成开环放大。 
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captzs|  楼主 | 2015-9-23 12:58 | 只看该作者

  很好!我在运放放大电路试过,利用B跟随器抬高一个Vos+dVos电压,问题在以B运放的等效内阻ro不是确定值,A的基极电流在ro的压降难于计算,而且,当dVos变动范围大时,输出信号中轴很难保持在0轴,不如后来改进的电路。跟随器这样的补偿我没有试过,因为按照1楼的电路效果不错。
  可能我没有将电路讲清除,造成误会,请原谅。
  附件附图说明。

导线连接.JPG (357.99 KB )

导线连接.JPG

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14
zyj9490| | 2015-9-23 12:59 | 只看该作者
maychang 发表于 2015-9-23 11:29
你的“思路”,正如HWM所说,前提是两个运放失调和温漂完全相同。此即Lgz2006在另一帖中所说的“补偿”。 ...

由于LZ的信号从直流到高频,滤波出来的漂移信号是信号成分还是温漂成分呢,不好区分吧,

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15
gxs64| | 2015-9-23 13:26 | 只看该作者
运放输出失调电压和温漂是随机的,与同一基片没关系。与芯片“pcb”布局有关。

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16
maychang| | 2015-9-23 13:37 | 只看该作者
zyj9490 发表于 2015-9-23 12:59
由于LZ的信号从直流到高频,滤波出来的漂移信号是信号成分还是温漂成分呢,不好区分吧, ...

若是信号频率范围包括直流,这种办法当然不行。

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17
Lgz2006| | 2015-9-23 13:41 | 只看该作者
captzs 发表于 2015-9-23 12:58
很好!我在运放放大电路试过,利用B跟随器抬高一个Vos+dVos电压,问题在以B运放的等效内阻ro不是确定值 ...

13楼图当然不能实用

主题电路电压增倍为1,强调的不是信号,而是Vos。当跟随时,可有Vo=Vos。这么小的输出失调,想必就无需额外理了,你补偿半天恐怕也就这个水平。故此作“无意义”论处。
可轻易验证:分别以主题补偿电路,以及一根连线跟随电路,测输出失调Vo值比较。随机多试几块运放

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18
captzs|  楼主 | 2015-9-23 15:49 | 只看该作者
2),比例运算电路
运放AB型号参数一样(最好同一基片封装内部温度影响接近)B跟随器不加工按照1:1,传输经电阻R送来的A运放输出信号(包括失调电压)的同时,加入了自己的Vos+ΔVos失调电压到A-端,对应输出电压-(Vos+ΔVos)GA运放Vos+ΔVos的对应输出(Vos+Δvos)Guo端相抵消,这样A输出失调电压包括温漂就被消除。
因为B运放的等效电阻准确值不确定,借此计算出来的R1也是大概值,不如干脆取R1=Re,测试时往大微调R1的电阻值,直到输出消0
例如LM324Vos=2mv,分别测试20mv100mv时的输出波形中轴偏离0轴的情况。输入信号E=10uv,电路放大倍数501

温漂2.JPG (232.49 KB )

温漂2.JPG

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captzs|  楼主 | 2015-9-23 16:03 | 只看该作者
不要绷得太紧,轻松一下。
不管用什么方法,运放参数都是绕不过的问题。另类电路的运放块应该有与正统电路一样的国民待遇,不可只苛求一方。

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captzs|  楼主 | 2015-9-23 16:04 | 只看该作者
本帖最后由 captzs 于 2015-9-23 17:59 编辑

不知道为何重帖。

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