如何支持存在大差分偏移電壓的應(yīng)用而不需要增加增益級(jí)？

背景介紹

在電路設(shè)計(jì)中，常常需要處理存在大差分偏移電壓的情況。這種情況會(huì)導(dǎo)致差分放大器的輸出偏移，使得測(cè)量結(jié)果失真。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一般采用增加增益級(jí)的方式來(lái)增加增益和帶寬。但是這種方法會(huì)增加電路復(fù)雜度、功耗和成本。因此，尋找一種不增加增益級(jí)的方法是很有必要的。

解決方案

1. 去偏差

去偏差的方法是用一個(gè)差分放大器把差分信號(hào)放大，然后再用一個(gè)單端放大器去偏差。因?yàn)閱味朔糯笃魇菃味溯斎?、單端輸出的，只需要用一個(gè)電阻器將其輸出電壓與差分信號(hào)相加，便可去除偏移電壓。這種方法可以避免增加增益級(jí)，而且對(duì)功耗和成本的影響很小。

2. 差分放大器偏置電流自校準(zhǔn)

差分放大器偏置電流自校準(zhǔn)是一種在差分放大器輸入端加上一個(gè)反相電壓，然后通過(guò)校準(zhǔn)電路將偏置電流減小到零的方法。這種方法可以消除差分放大器的初始偏移電壓，使得輸出信號(hào)更加準(zhǔn)確。而且它只需要增加一些簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)電路，對(duì)原有電路不需要進(jìn)行修改。

3. 選擇低偏置電流、低溫漂的器件

當(dāng)設(shè)計(jì)低功耗或者對(duì)溫度穩(wěn)定性要求較高的電路時(shí)，可以選擇低偏置電流和低溫漂的器件。這些器件的偏置電流通常在幾 pA 到幾 nA 之間，而且其溫漂也較小。通過(guò)選擇這些器件，可以減小偏移電壓的影響，降低增益級(jí)的要求，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性。

4. 使用OTA（運(yùn)算放大器）

OTA 可以通過(guò)連接電容器組成一個(gè)積分器，使得輸入信號(hào)被積分后，在輸出端產(chǎn)生一定的峰值。當(dāng)足夠大的輸入信號(hào)后，這個(gè)峰值會(huì)超過(guò)OTA的固定電壓閾值，從而使得OTA進(jìn)入飽和狀態(tài)。這種方法可以避免差分信號(hào)增益不同而引起的偏移電壓，而且不需要增加增益級(jí)。

5. 使用差分振蕩器

差分振蕩器可以產(chǎn)生兩個(gè)反相的輸出信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)之間的差分電壓可以被放大和測(cè)量。差分振蕩器的對(duì)稱性和抗干擾性使得它具有較高的精度和穩(wěn)定性。差分振蕩器不需要增加增益級(jí)，可以減小差分信號(hào)之間的偏移電壓。

總結(jié)

存在大差分偏移電壓的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致差分放大器的輸出偏移，從而使得測(cè)量結(jié)果失真。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一般采用增加增益級(jí)的方式來(lái)增加增益和帶寬。但是這種方法會(huì)增加電路復(fù)雜度、功耗和成本。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們可以通過(guò)去偏差、差分放大器偏置電流自校準(zhǔn)、選擇低偏置電流、低溫漂的器件、使用OTA和使用差分振蕩器等方法來(lái)減小偏移電壓的影響，降低增益級(jí)的要求，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性。