用SPICE模型仿真失調(diào)電壓

失調(diào)電壓對電路的影響并不是都很明顯。直流失調(diào)電壓很容易利用OP放大器的SPICE模型來仿真，但是一般只能預(yù)測到某個芯片的失調(diào)電壓的影響。在不同的器件之間，結(jié)果又會有怎樣的變化呢?

我們利用改進型的Howland電流源(如figure1)給出一個例子。連接到正、反相輸入端的反饋也許會讓我們對運放失調(diào)電壓如何給電路帶來的誤差產(chǎn)生疑問。OPA548 是一款很強的功放，其最大5A的電流輸出能力以及60V供電的能力使其經(jīng)常用于Howland電路。但它最大高達10mV的失調(diào)電壓會對整個電路的輸出電流產(chǎn)生何種影響呢?

在仿真前，有個很好的機會來練習best practice with SPICE ，你們認為有了10mV的輸入失調(diào)電壓后，輸出電流將是多少?

運放的失調(diào)電壓模型是串聯(lián)一個電壓源在其中一個輸入引腳上。所以在SPICE里我們僅僅需要等效的串入一個電壓源串聯(lián)在其中一個輸入引腳上而引起輸入失調(diào)電壓的改變后觀察輸出的影響。在理想運放模型下，輸入V1和V2為0時，輸出電流也為0，但是實際上，輸入失調(diào)電壓將等效一個微小的輸入信號。進行Vx=0和Vx=10mV的直流特性仿真，然后記錄由于Vx變化而引起的輸出電流變化。Vx變化帶來的輸出電流的變化表明了失調(diào)電壓對整個電路的影響。當然，失調(diào)電壓也可能是負值。

仿真Vx=0時，輸出的失調(diào)來源于OPA548 的模型定義的2.56mV失調(diào)電壓，這部分不會作為本次仿真增加的失調(diào)電壓。我們的模型中大部分有一個失調(diào)電壓參數(shù)且等于這些運放的失調(diào)電壓典型值。在一些電路中，其他輸出失調(diào)的來源有輸入偏置電流或者輸入失調(diào)電流，這些因素會對總的失調(diào)帶來額外的影響。

您預(yù)測失調(diào)電流是多少呢?改進的Howland電路本質(zhì)上由電阻R5和一個減法放大器電路(4個電阻和1個運放組成)組成。這個單位增益的減法放大器(四個電阻阻值相同)使得輸入差分電壓(V2-V1)加在了R5上，導致電流流過負載。然而，失調(diào)電壓加在了正向輸入端，正如正向放大器一樣被放大了兩倍(G=1+R2/R1)。因此，由于10mV的失調(diào)電壓在R5兩端產(chǎn)生了20mV的電壓，并產(chǎn)生了一個20mA的輸出失調(diào)電流。若改成-10mV的失調(diào)電壓則會產(chǎn)生一個-20mA的輸出電流(電流從負載倒灌)。

好的，也許你直觀的看到了這點，也許沒有。無論如何，SPICE模型讓我們確定或得到了答案。