讓我們?cè)賮?lái)認(rèn)真看一下上一小節(jié)中提到的公式:
下面我們一項(xiàng)一項(xiàng)的來(lái)看看他們吧。
(1) Vos, 輸入失調(diào)電壓,大家都熟,不多廢話。它更壞的一點(diǎn)是它不是一個(gè)老實(shí)待著的值,它會(huì)隨著溫度變化漂移呢。
(2) Ib+, 同向端輸入偏置電流,它流過同向端等效阻抗,形成一個(gè)誤差電壓。
(3) Ib-, 反向端輸入偏置電流,它流過反向端等效阻抗,形成一個(gè)誤差電壓。
有人可能注意了,輸入端阻抗怎么計(jì)算呢。下面的圖一看就明白了。簡(jiǎn)而言之吧,輸入電阻(信號(hào)源電阻加輸入端電阻)與反饋電阻的并聯(lián)。千萬(wàn)別忘了信號(hào)源電阻哦,因?yàn)槲覀儠r(shí)常選用高阻抗的傳感器做信號(hào)源。
(4) en, 等效輸入噪聲。這個(gè)值,我的理解可不只是datasheet中給定的en如1.1nV√Hz。它是集成了電壓噪聲,電流噪聲和電阻噪聲三都的貢獻(xiàn)的。是所有噪聲等效到輸入端的值。具體請(qǐng)參照Art Kay的文章和本系列博文的part4。
(5) eo/A, 這個(gè)表達(dá)式,可能很多人從來(lái)沒有關(guān)注過,有這一項(xiàng)的原因是,運(yùn)放的開環(huán)增益A不為0。這也就是因?yàn)檩斎胭N值的不同,而引起的等效輸入誤差的不同了,舉個(gè)例子吧,如果輸出值是5V。開環(huán)增益是100dB,不低了吧。它的折算到輸入端的誤差就有50uV啊。不是小數(shù)目了。
(6) eicm/CMRR, 這個(gè)不用多說(shuō),輸入端的同模電壓除以共模抑制比。又有一點(diǎn)不好的地方,運(yùn)放的CMRR可是隨共模信號(hào)頻率的增加而下降的。好多運(yùn)放的CMRR在共模信號(hào)到10KHz以上時(shí),就比直流下降了幾十個(gè)dB呢
(7) ΔVs/PSRR,電源電壓的變引入的誤差。同樣的,交流PSRR在隨頻率的增高,而下降。
看了這些,可能還會(huì)以為,這點(diǎn)小誤差是毛毛雨了,至多到mV級(jí),甚至在uV級(jí),不要忘了,它還要乘上一個(gè)增益Gain呢。假如輸入誤差是100uV。增益為100倍,則輸出的誤差信號(hào),就是10mV。
Input_error x Gain = Output Error
如果還覺得沒什么,那再講一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值吧,一個(gè)滿量程為5V的16位ADC的一個(gè)LSB約為75uV。只要75uV的誤差就會(huì)引起ADC的一位的變化。假如放大電路的輸出誤差信號(hào)是1mV的話,這個(gè)信號(hào)給ADC,直接引起的誤差就是13個(gè)LSB以上。
這個(gè)Output error,真是魚龍混雜。有直流成份,這個(gè)可通過ADC采樣后校正去除掉。有噪聲信號(hào),還有交流的成份。最不期望的,它還會(huì)隨溫度漂移呢。
我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路中,可以通過上面的分析,找出引起直流誤差的主要因素,然后努力減小之。