运放反向输入端加调零电路的疑问

只看该作者 · 2014-7-31 22:19

972140 发表于 2014-7-31 20:42
有二个问题求解：
1:　首贴中的电路为什么不能补偿失调电压呢？我是这样想的：
　　假如首贴运放的失调电 ...

如果有Vos，即便补偿了Ib，由于运放的正输入接地，因此红圈处的电压就是Vos，不是0。
在绿圈处增加了一个可调的电压后，就补偿了Vos，使得红圈处的电压为0。
当被放大的信号有内阻的时候，是否补偿了Vos，在输入端的电压Vin是不同的。
比如信号10mV、内阻10k，那么红圈处为0则Vin=5mV，但若红圈处有没有补偿的Vos，比如2mV，那Vin就是6mV了。这个Vin若被其它地方引用，就不一致了。

只看该作者 · 2014-7-31 22:33

972140 发表于 2014-7-31 20:13
另外首贴中，在运放反向输入端可调电压输入电压的公式：
Va = -/+V * ((Rs*Rf)/(Rs+Rf)*R1)
是如何推算出来 ...

不是分压，而是比例，因为红圈处的电压假设为0（虚短）。
比例的话，就是Rs||Rf 比R1，因此公式没错。

只看该作者 · 2014-7-31 23:01

我大概明白lymex的意思了。
针对vos和ib分别进行补偿，才能做到不受外围参数影响，比如信号源内阻不确定时。

只看该作者 · 2014-8-1 09:24

lymex 发表于 2014-7-31 22:19
如果有Vos，即便补偿了Ib，由于运放的正输入接地，因此红圈处的电压就是Vos，不是0。
在绿圈处增加了一个 ...

"如果有Vos，即便补偿了Ib，由于运放的正输入接地，因此红圈处的电压就是Vos，不是0。
在绿圈处增加了一个可调的电压后，就补偿了Vos，使得红圈处的电压为0。"
在补偿Ib时，能否把红圈处的失调电压同时补偿了？

只看该作者 · 2014-8-1 09:35

972140 发表于 2014-8-1 09:24
"如果有Vos，即便补偿了Ib，由于运放的正输入接地，因此红圈处的电压就是Vos，不是0。
在绿圈处增加了一 ...

“在补偿Ib时，能否把红圈处的失调电压同时补偿了？”
不能的。Vos是客观存在的，就是运放正、负输入之间的电压，既然正输入接地，那红圈处的电压是不会变的。
要想变，必须从绿圈处下手，串联个电压。红圈处注入电流不会改变其电压。

2万 · 2014-8-1 09:52

Vos是客观存在的，就是运放正、负输入之间的电压，

。。。。。。。
不能这样说。
这个东西仅仅是数学上等效而已！如果真实存在，你用电压表在运放输入端直接测，能测的到？

只看该作者 · 2014-8-1 10:17

本帖最后由 972140 于 2014-8-1 11:43 编辑

lymex 发表于 2014-8-1 09:35
“在补偿Ib时，能否把红圈处的失调电压同时补偿了？”
不能的。Vos是客观存在的，就是运放正、负输入之间 ...

完了越想越乱了，这几天一直在想这个问题，

完全乱了
运放失调电压乘噪声增益为失调电压的输出，我的想法是在R1右端的滑动变阻器，在运放输出端得到一个由R1的输入产生的输出电压（和Vos在运放输出端的电压大小相等，极性相反），这样就可补偿失调电压了，我的想法错在哪里，有点乱了@maychang @lymex

只看该作者 · 2014-8-1 10:33

开环着测，应该是测不到的。得配置运放闭环参数，使得vos显现，再测。我觉得xukun是这个意思。

只看该作者 · 2014-8-1 10:42

我对lymex说的“真地去补偿vos和ib”这个意思这么理解的：
vos和ib是输入端因素，在运放工作中，这些误差呈现在输出端。
楼主的电路一定可以使得“当电路输入0V时，输出也为零（由vos和ib共同引起的输出误差）”，这是治标，不是治本。
因为再去测量另一个不同内阻的电压源时，之前的trim又失效了，这证明楼主图的方法并没有“真的去除vos”。

要治本，就按照lymex说的“针对vos和ib，从源头去除它们”。

只看该作者 · 2014-8-1 10:45

本帖最后由 GavinZ 于 2014-8-1 10:51 编辑

当然，这样的trim方法能力有限，当温度变化后，vos和ib又漂移了，这方法又失效了。
所以还是得需要花大钱购买更低vos&Ib的OPA。

楼主的目标是学习的话，可以研究一下。要是做产品的话，要是我的话，我不会这样去trim，我会选购合适的OPA。
ADI网站上有资料，看看去吧。

只看该作者 · 2014-8-1 10:54

需要这么高精度的运放么？这真不是一个好办法。
IC在制造中，由于工艺原因，不可避免的会出现器件失配，造成了在输入为0的时候，输出是一个非0值。楼主你的图上，是一个实验图。通过调节VR，相当额外加入一个输入Vext，用这个Vext补偿掉器件失配带来的Vos，你可以清楚看到这个Vext是有正负的。
这不是一个通用的方法，如果你是批量生产，每一个VR都要调节，因为即使同一批次的每一颗IC的Vos都是不同的，但是每一颗IC的Vos是固定值。IC里有通过ATE做trim或者chopper的应用拿到这种精度，只在核心部分。一般来说都是有一个指标，然后通过设计满足这个指标就好。

2万 · 2014-8-1 10:58

之前说过了，失调和噪声处理方法几乎完全类似，都是同时用电流源和电压源放在运放输入段。
但是这样坐，不能说其"发源地"就在输入段。

根据Vos定义，运放开环，然后在输入段串电压源，调整电压远大小，使输出为零。
明显，电压源只有调到某一个数值上，才能知道失调电压大小。
而如果用万用表直接接在输入段，测到的是什么电压？假设测到某个电压值，如何根据上面定义来证明它是失调电压？

只看该作者 · 2014-8-1 11:25

本帖最后由凉凉于 2014-8-1 11:30 编辑

972140 发表于 2014-7-31 20:42
有二个问题求解：
1:　首贴中的电路为什么不能补偿失调电压呢？我是这样想的：
　　假如首贴运放的失调电 ...

第一个问题我和你的理解一样，等lymex大神的回复吧。

关于Vos和Ib，我想是基于BJT输入吧。BJT的误差来源两个，Vbe和belta，belta的失配造成了Ib的失配。我们也是这么做BJT的offset的trim，严格来说当精确补偿掉了Ib的时候，Vbe的失配会造成Vos依然存在。所以我们补偿的时候并不是精确补偿掉Ib，而是让输出为0。一般直说Vos，因为它是最终的结果。

2万 · 2014-8-1 17:39

GavinZ 发表于 2014-8-1 10:33
开环着测，应该是测不到的。得配置运放闭环参数，使得vos显现，再测。我觉得xukun是这个意思。 ...

我只是在转述别人的意思，模拟电路设计书中有这样一段话:

输入参考失调电压是一个虚构的量，不能在电路的输入端测量到它，等效后的电路只是和原物理电路的数学等价。

2万 · 2014-8-1 20:07

把运放接成闭环，也测不到真实Vos，见下图:

上图中，测量是在输出段进行的，考虑到灵敏度问题。
有人说:直接买个7位半表在输入段测不就行了？
答:工程师是干嘛的？是用1块钱就能干成别人10块钱才能干成的事。

即使在输入段测到某个电压，那也不是真实Vos，为什么？
1.运放的电源输入脚要接电位器，调整到某个值才行，这会干扰Vos
2.Ib/Ios也反应到输出端，自然折算到输入端的电压Vos中包含Ib/Ios成分了。
失调电压/电流，两者本身就是**生蛋，蛋生**的关系，无法清晰剥离，所以不应该把它们看成独立量。

所以，严格来讲，失调电压和电流，没法分开测量，但是上图之所以能用，而且是首先测电压，以此为基准，再测电流，考虑的就是一般电流这个东西一般不用考虑，老掉牙的第二代运放IB都做到nA级了，更别谈第三代用达林顿输入级，IB小的更可怜。现代的BiCMOS更别说了。

只看该作者 · 2014-8-1 21:52

xukun977 发表于 2014-8-1 20:07
把运放接成闭环，也测不到真实Vos，见下图:

首先，同一型号同一批次的Vos是变化的，随温度、随其它条件、更随不同器件，因此，测试Vos不需要很精确，比如5%-10%的误差足够了；
其次，Vos在所谓开环状态，即输出为0时的值，与直流闭环状态，区别很小；
第三，正规测试Vos和Ib，有其自己的方法，在允许的误差范围内可以分开测，并测试的比较精确；
第四，测试Vos的电路，无论正规的方法还是厂家的方法，都是接成闭环，对被测运放的正负输入直间的电压进行放大；
第五，直流闭环状态下的运放，其正负输入直间的电压，就是Vos
最后，用数字万用表测量直流闭环状态下的运放正负输入直间的电压，读到的就是Vos。
如果读不到，那是万用表的分辨率和精度不够，你总不会拿一个分辨到1mV的万用表，去测Vos只有0.5uV的运放吧？
用万用表直接测量Vos，会对运放的输出有影响，因为等价为并联了一个电阻和电容还有一些噪声，但只要运放的输出没有超限，那对Vos基本没有影响。

只看该作者 · 2014-8-1 21:57

“有人说:直接买个7位半表在输入段测不就行了？
答:工程师是干嘛的？是用1块钱就能干成别人10块钱才能干成的事。”
================================================================
是您自己首先说用万用表去测的。
得到Vos不一定也不建议用万用表去直接测，但若用了越来越高级的万用表，对被测电路影响越来越小，那得到的值就越接近Vos。

2万 · 2014-8-1 22:35

lymex 发表于 2014-8-1 21:52
首先，同一型号同一批次的Vos是变化的，随温度、随其它条件、更随不同器件，因此，测试Vos不需要很精确， ...

我可没承认，35楼明确说明了那个不是真实Vos，其中至少包含3种其他成分。

上面已经说的很清楚，输入端那儿根本不存在什么Vos电压，只是数学上的等效。
产生失调电压的绝非只是运放输入级，没一级都有。

2万 · 2014-8-1 23:14

刚才查了下，我在今年5月19号，已经发帖说明了失调问题，尤其是计算上的误解。
上面那个测试图，接成反向放大器的目的可不是把失调电压放大，恰恰相反，是把输出失调电压分配到输入端，从而得到"输入等效失调电压"。
接成闭环，主要是害怕运放饱和。运放的不少参数，都是在开环状态下测试的，比如开环增益，输出阻抗，差动输入电阻，差动输入电容等。

只看该作者 · 2014-8-1 23:29

xukun977 发表于 2014-8-1 22:35
我可没承认，35楼明确说明了那个不是真实Vos，其中至少包含3种其他成分。

上面已经说的很清楚，输入端 ...

Vos就是客观存在与运放+-输入之间的电压，与是否承认没有关系的。
而且Vos是外部参数，可以不考虑运放内部如何产生。

运放反向输入端加调零电路的疑问

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