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对第part1中的的概念作出声明:Ib-,Ib+为运放两输入端的偏置电流,也可以叫做偏置电流。而我们所说的运放输入偏置电流通常为两者的平均值,运放输入失调电流为两者的差值,应能做到准确的区分出三者的不同。
继续上一节的内容,本节给出输入偏置电流测量方式。总体来说主要有两种测试方法, 一种是让输入偏置电流流入一个大的电阻,从而形成一个失调电压,然后放大失调电压并进行测量,这样就可以反算出输入偏置;另一种方法是让输入偏置电流流入一个电容,用电容对这个电流进行积分,这样只要测得电容上的电压变化速率,就可以计算出运放的偏置电流。
第一种方法
具体电路如下图所示,C1是超前补偿电容以防止电路的振荡,根据实际电路选择。OP2为测试辅助运放(具体要求请见文末参考资料),需选低偏置电压和低偏置电流的运放。测试步骤和原理下面一步一步进行推算。(1)首先测试运放的失调电压。关闭S1和S2,测试出OP2运放的输出电压Vout 。则输入失调电压为:
(2)打开S2,待测运放的Ib+流入R2,会形成一个附加的失调电压Vos1,测试出OP2运放的输出电压Vout1。则运放同向输入失调电压为(叠加定理的思想):
(3)关闭S2,打开S1,待测运放的Ib-流入R1,会形成一个附加的失调电压Vos2,测试出OP2运放的输出电压Vout2。则运放反向输入失调电压为:(4)运放输入偏置电流为Ib=[(Ib+)+(Ib-)]/2
运放输入失调电流为
Ios=(Ib+)-(Ib-)这种测试方法有几个缺点,一个是使用了很大的电阻R1和R2,一般会是M欧级,这两个电阻引入了很大的电压噪声。受到电阻R1和R2的阻值的限制,难以测得FET输入运放的偏置电流。
第二种方法
第二种方法测试方法,是让运放的输入偏置电流流入电容,利用i=c*du/dt的思想,具体测试如下图。从图中的公式很容易理解测试的原理,这个测试的关键,是选取漏电流极小的电容。
(1)关闭S2打开S1,IB+流入电容C,用示波器观察Vo的变化,结果如下图。按上图的方法就可以计算出IB+,见下表。
(2)关闭S1打开S2,IB-流入电容C,用示波器观察Vo的变化,结果如下图。就可以计算出IB-,见下表。
这种测试方法可以测得fA级的失调电流。测试时需要选用低漏电流的电容,推荐使用极低漏电流的特氟龙电容,聚丙烯(PP)电容或聚苯乙烯电容。
再分享一个经验(fromWayne Xu),贴片电容在焊接过程中,由于引脚可能残留焊锡膏等杂质,会使FET运放的漏电流大大的增加。曾经测试一个偏置电流为小于10pA级的运放,由于没有对引脚进行清洗,结果测得结果出现了很大的误差,或者叫差错,达了nA的水平了。
参考资料:《SJT 10738-1996 半导体集成电路 运算(电压)放大器测试方法的基本原理》
本文参考TI中文支持论坛,原作者为Wayne Xu
本人对其进行了整理和补充电子电路分析与设计 提了一个问题
1.第一种方法中OP2的作用是什么? 2.引脚残留的杂质,为什么会使得运放漏电流增加?
参与讨论ONE
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