如何計(jì)算應(yīng)用中的真正 Vos

作者：Tim Green 德州儀器

在過去的幾個(gè)月里，我見過至少四次人們對(duì)運(yùn)算放大器的“真正 Vos”產(chǎn)生錯(cuò)誤理解。

圖 1 顯示的是 OPA363 運(yùn)算放大器的技術(shù)參數(shù)，這是一款 1.8V 至 5.5V 的單電源運(yùn)算放大器，具有 7MHz 的單位增益帶寬以及 5V/us 壓擺率。我在下表中用方框圈出了 OPA363 的真正 Vos。

不是真的！OPA363 的真正 Vos 直接取決于在應(yīng)用環(huán)境中的使用方式！

圖 1

我們來看一下如何計(jì)算應(yīng)用中的真正 Vos，并確保設(shè)計(jì)滿足技術(shù)規(guī)范。

造成直流失調(diào)電壓的主要原因是：

1） Vos_drift（Vos 隨溫度的變化相應(yīng)變化）

2） Vos_PSRR（電源抑制比造成的 Vos）

3） Vos_CMRR（共模抑制比造成的 Vos）

4） Vos_initial（出廠測(cè)試條件下的 Vos）

Vos 的每個(gè)影響因素都有正量級(jí)和負(fù)量級(jí)。我們進(jìn)行初步計(jì)算時(shí)假定它們都處于正極性。

圖 2 利用圖 1 中得到的信息來計(jì)算由最終應(yīng)用所引起失調(diào)電壓的各個(gè)影響因素。有必要解釋一下針對(duì) Vos_initial 的出廠測(cè)試條件，如圖 2 所列。

Vos_drift 由最終應(yīng)用與 25 攝氏度之間的溫差計(jì)算得出。

在計(jì)算 Vos_PSRR 時(shí)應(yīng)注意最終應(yīng)用中的電源與 Vos_initial 測(cè)試電源的區(qū)別。

Vos_CMRR 要求將 CMRR 規(guī)范（單位 dB）轉(zhuǎn)換為線性衰減規(guī)范（單位 uV/V）。

現(xiàn)在，我們得到了最終應(yīng)用中真正 Vos 的所有影響因素。

接下來我們應(yīng)當(dāng)如何處理每個(gè) Vos 影響因素呢？

所有產(chǎn)品說明書參數(shù)的獲取方法相同，通常是對(duì)不同工藝下部件的典型高斯分布進(jìn)行 +/-3Σ 截?cái)唷Ｒ虼?，?duì)每個(gè)影響因素進(jìn)行和的平方根計(jì)算就可以得到 Vos_total _RSS。

RSS 總數(shù)暗指 +/- 3Σ 覆蓋范圍，也可以解釋為應(yīng)用中所用器件總數(shù)的 99.7% 都將小于或等于計(jì)算出的 Vos_total_RSS。這也意味著 0.3% 的部件會(huì)大于所得到的 Vos_total_RSS。

如果希望得到保守的設(shè)計(jì)裕度，我們可以將所有誤差相加得出 Vos_total_max。

圖 4 對(duì)我們的真正 Vos 研究進(jìn)行了總結(jié)。無論使用 Vos_total_RSS 還是 Vos_total_max，都應(yīng)記住總值可能是正極也可能是負(fù)極，如圖 4 所示。

希望您能夠在設(shè)計(jì)下個(gè)應(yīng)用時(shí)將真正 Vos 問題納入考慮范圍，從而避免產(chǎn)品在進(jìn)入量產(chǎn)階段時(shí)出現(xiàn)任何意外情況。

如欲了解有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和運(yùn)算放大器噪聲問題的更多詳情，敬請(qǐng)查閱我上司 Art Kay編寫的《運(yùn)算放大器噪聲》，此書于 2012 年由 Newnes 出版社出版。