【導讀】如ru今jin，我wo們men經jing常chang可ke以yi找zhao到dao典dian型xing失shi調tiao電dian壓ya相xiang對dui於yu係xi統tong要yao求qiu非fei常chang低di的de運yun算suan放fang大da器qi。如ru果guo這zhe些xie運yun算suan放fang大da器qi中zhong的de一yi個ge符fu合he項xiang目mu預yu算suan
，那na麼me在zai設she計ji過guo程cheng中zhong我wo們men幾ji乎hu不bu需xu要yao考kao慮lv失shi調tiao電dian壓ya。

如ru今jin，我wo們men經jing常chang可ke以yi找zhao到dao典dian型xing失shi調tiao電dian壓ya相xiang對dui於yu係xi統tong要yao求qiu非fei常chang低di的de運yun算suan放fang大da器qi。如ru果guo這zhe些xie運yun算suan放fang大da器qi中zhong的de一yi個ge符fu合he項xiang目mu預yu算suan，那na麼me在zai設she計ji過guo程cheng中zhong我wo們men幾ji乎hu不bu需xu要yao考kao慮lv失shi調tiao電dian壓ya。

但有時
，運算放大器操作的這種非理想方麵會以明顯的方式影響電路的性能。我在本文中的目的是提出一種通過 SPICE 仿真分析失調電壓影響的方法。

我將用作示例的電路是我在前三篇文章中探索過的精密電流泵。下圖提供了該電路的原理圖和理論上的輸入輸出關係。

精密電流泵示意圖。圖片由Analog Devices提供

什麼是輸入失調電壓？

運算放大器內部不可避免的組件不匹配會導致 0 V 差分輸入產生非零正或負輸出電壓。輸入失調電壓是必須施加到輸入端子之一的電壓，以補償不匹配，從而實現 0 V 輸入的 0 V 輸出。

偏pian移yi電dian壓ya是shi有you問wen題ti的de

，因yin為wei它ta會hui導dao致zhi運yun算suan放fang大da器qi偏pian離li產chan生sheng更geng好hao結jie果guo和he更geng用yong戶hu友you好hao的de理li想xiang模mo型xing。此ci外wai，無wu法fa高gao精jing度du預yu測ce這zhe種zhong偏pian差cha的de嚴yan重zhong程cheng度du：數據表隻能使用單個數字來描述失調電壓，前提是它指的是典型或失調電壓。

要更全麵地了解失調電壓行為，您需要查看表征大量器件（具有相同部件號）時獲得的分布。

在上一篇關於使用容差和溫度模擬電流泵性能的文章中

，我使用 AD8606 運算放大器進行電流泵模擬。AD8606 數據表提供了下圖，以幫助我們了解該部件編號的失調電壓值分布：

繪圖取自 AD8606 數據表。圖片由Analog Devices提供

分布的形狀類似於正態（又名高斯）分布的形狀，這並不奇怪
，因為當測量值受多個隨機變化的參數影響時
，我們期望正態分布。

建模輸入失調電壓

如ru果guo我wo們men想xiang將jiang偏pian移yi電dian壓ya納na入ru我wo們men的de電dian路lu分fen析xi，我wo們men添tian加jia一yi個ge與yu運yun算suan放fang大da器qi的de正zheng輸shu入ru端duan或huo負fu輸shu入ru端duan串chuan聯lian的de直zhi流liu電dian壓ya源yuan。結jie果guo是shi一yi個ge看kan起qi來lai像xiang這zhe樣yang的de電dian路lu模mo型xing：

橙(cheng)色(se)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)是(shi)一(yi)個(ge)理(li)想(xiang)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)，或(huo)者(zhe)至(zhi)少(shao)是(shi)一(yi)個(ge)沒(mei)有(you)偏(pian)移(yi)電(dian)壓(ya)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)。紅(hong)色(se)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)代(dai)表(biao)我(wo)們(men)通(tong)過(guo)將(jiang)理(li)想(xiang)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)與(yu)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)源(yuan)相(xiang)結(jie)合(he)而(er)創(chuang)建(jian)的(de)“更真實”的運算放大器。

電壓源的值通常是典型失調電壓或失調電壓——如果您必須選擇一個值的話。在 SPICE 仿真中

，我們可以選擇許多不同的值。

模擬失調電壓的影響

在之前的文章中，我們使用 LTspice 的蒙特卡羅（縮寫為mc）函數來產生與電阻器容差相對應的電阻值變化。然而， mc函數根據均勻分布生成隨機數。我們想要具有正態分布的隨機數，因此我們將改用高斯函數。這是電路：

我在這裏的目的是僅分析偏移電壓的影響。所有電阻都設置為無公差的標稱值，運算放大器是 LTspice 的理想單極運算放大器，而不是對應於實際組件的宏模型。

我希望失調電壓反映我們在真實運算放大器中可能看到的變化，並且由於我在之前的仿真中使用了 AD8606，所以我決定根據 AD8606 的失調電壓特性來設計此仿真。換句話說
，我試圖近似我們在本文前麵看到的直方圖所傳達的失調電壓分布。

AD8606 數據表給出了 20 μV 作(zuo)為(wei)典(dian)型(xing)的(de)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)值(zhi)，因(yin)此(ci)我(wo)將(jiang)其(qi)用(yong)作(zuo)表(biao)示(shi)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)源(yuan)的(de)標(biao)稱(cheng)值(zhi)。傳(chuan)遞(di)給(gei)高(gao)斯(si)函(han)數(shu)的(de)參(can)數(shu)是(shi)隨(sui)機(ji)生(sheng)成(cheng)的(de)數(shu)字(zi)的(de)標(biao)準(zhun)差(cha)。因(yin)此(ci)，我(wo)的(de)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)值(zhi)定(ding)義(yi)為(wei) {20μ + gauss(50μ)}
，表示均值為 20 μV、標準差為 50 μV 的高斯分布。

正如我們將在下一篇文章中看到的那樣，這種均值和標準差的組合產生的分布與 AD8606 的直方圖相當一致。這種相同的技術可用於近似具有近似正態分布的失調電壓值的任何運算放大器部件號的失調電壓規格——您隻需根據需要更改平均值和/或標準偏差。

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