关于运放输出失调电压(包括温漂)的消除

在模拟电路中，运算放大器（简称运放）是非常重要的组件，它的性能直接影响电路的精度和稳定性。运放输出失调电压是指在理想情况下，运放输出为零时的非零输出电压。这个现象可能是由于运放输入端的不匹配造成的，也可能是因为温度变化引起的。温度漂移（简称温漂）是指运放输出随着温度变化而产生的偏差。为了提高运放的输出精度，消除失调电压和温漂是设计中必须考虑的重要问题。 失调电压可以通过调整运放的输入偏置来补偿。但是，这种方法需要准确检测失调电压的大小，然后通过外部电路进行补偿。这种方法的难点在于失调电压的检测往往不够准确，并且在温度变化过程中，需要不断地重新调整。为此，提出了利用运放“自治”来消除失调电压和温漂的方法。这种方法不需要复杂的计算和多次调整，通过特定的电路设计，可以一次性将失调电压消除。 在实际应用中，可以使用两个参数相同的运放构成复合跟随器电路来消除失调电压。具体做法是将其中一个运放的输出反馈到另一个运放的输入端，利用反馈的特性来抵消失调电压。在电路静态时，通过微调电阻值来实现输出失调电压为零的目标。这种方法的优势在于，由于两个运放块位于同一基片上，其温度特性非常接近，使得温漂补偿更加精确。 在设计消除失调电压和温漂的电路时，还需要考虑到运放内部元件参数随温度变化的问题。例如，运放内部的电阻ro、Re以及晶体管的内阻rc随温度变化而引起的压降也会对消除结果造成影响。为了减少这些因素的影响，通常会采用对称的电路设计，如反相和同相运算电路，以及差分电路等。在这些电路中，需要保证两个运放的输入端承受的电压降相等，从而使得输出失调电压为零。 对于具体的电路元件选择，需要根据运放的失调电压(Vos)、输入偏置电流(Ios)、温漂系数以及电路放大倍数等参数进行计算和仿真。通过仿真分析，可以确定在不同温漂值下的电路表现，并且根据温漂的变化范围，选取一个中间值作为补偿目标，以确保在较宽的温度范围内失调电压和温漂都能得到有效的消除。例如，在LM324运放的应用中，就需要根据其具体的Vos和Ios参数，以及电路设计时考虑的信号电平和放大倍数，来进行相应的补偿设计。 在文章中提到的电阻Rs=Ri或取R1=Re的方案，是基于微调原理，通过改变电阻值来消除剩余的偏压。这种做法能够简单有效地消除失调电压，但需要注意的是，这种方法一般只能针对某一特定的温度值进行补偿，因此在实际应用中需要根据实际温漂范围进行适当的调整和优化。 运放输出失调电压和温漂的消除对于保证模拟电路的性能至关重要。通过复合运放跟随器、比例运算电路、以及对称电路设计等方法可以有效地实现失调电压的消除，并且通过适当的设计和参数选择，能够在一定程度上补偿温漂的影响。然而，由于运放的参数以及电路的工作环境存在一定的不确定性，因此在设计时需要进行充分的测试和仿真，以确保电路在各种环境下的可靠性和稳定性。