在上一篇文章中,我们讨论了如何LTSPICE电路可以帮助我们分析不可预测的偏移电压对精密电流源电路的影响。在本文中,我们将通过探索LTSPICE电路来继续讨论,该电路可以帮助我们预测偏移电压变化将如何影响电路性能。
分析偏移电压分布
以下是我在上一篇文章结束时呈现的LTSPICE示意图:
我通过将串联与每个OP-AMP的非反相输入端子串联添加电压源,将偏移电压掺入电路中。
我想创建一个类似于AD8606 Precision OP-AMP的分布的偏移电压的分布,并完成该I指定了VOS1和VOS2的20μV的典型值,并将高斯变量添加到该典型值。
这个论点传递给了高斯功能是标准偏差,所以我创建了两个直流电压源,其值根据a随机而变化正常分布平均值为20μV和50μV的标准偏差。
我们需要确认LTSPICE产生的分布与AD8606的测量电压分布一致。为此,我将模拟电路,绘制VOS1值,将它们保存到文件中,将它们导入Excel,并检查直方图。
在下面的原理图中,我已更改“.measure”语句,以便记录VOS1的值而不是负载电流。
如果我打开spice错误日志,请右键单击,然后选择“绘图.step'd .meas数据”,我获取以下绘图:
产生直方图
我现在可以通过右键单击并选择“文件” - >“将数据作为文本导出”来保存此数据。我将此数据导入Excel,我有500个不同的偏移电压值:
首先,让我们检查平均值和标准偏差,以确保它们类似于它们应该的内容,即20μV和50μV。
这很好;平均值为23.9μV,标准偏差为48.7μV。如果仿真包括更大的运行,则实际值将更接近预期值。例如,对于4000次,平均值为20.8μV,标准偏差为50.6μV。
现在让我们来看看直方图:
对于500的样本大小,我们绝对不会得到完美的正态分配,但是当我将基本特征与AD8606分发的基本特征进行比较时(如下所示),我很满意。
从AD8606数据表中获取的情节。使用的图像礼貌模拟设备
仿真结果
在执行模拟之前,我将“.measure”声明恢复到原始状态,即“.measure i_out avg i(rload)。”预期负载电流为1 mA。我首先用VOS1和VOS2源设置为零的模拟;以下是500运行的模拟负载电流值:
每个运行都是相同的负载电流,因为没有参数正在发生变化,因此每次运行都没有完全相同的电路。我们还观察到某种非理想行为内置于OP-AMP组件中,因为模拟负载电流为999.977μA而不是1 mA。所以我们开始在负方向上的23个误差开始。
以下是偏移电压行为所包含的结果:
我们可以从初步检查中看到效果尚未灾难性的。平均输出电流略微移位,并且我们的偏差与约3μA的平均值偏差。
Excel中的分析表明平均输出电流为1.00068 mA。这最坏情况的错误(关于1 mA的理论值)在正方向上为3.5μA,负方向为2.4μA。
这些绝对是小错误,但它们对电路中的整体误差进行了非凡的贡献,特别是当我们将它们与电阻耐受性和温度的影响进行比较时:
在先前的文章中,通过使所有电阻器进行0.1%的公差并从-40°C变化至+ 125°C,我们产生大约+5μA/-10μA的最大偏差。单独偏移电压产生+3.5μA/-2.4μA的最大偏差。
我们还必须记住,AD8606的偏移电压性能非常好。目前有许多OP-AMPS在生产中具有比AD8606更多的偏移电压。
结论
我们使用了DC电压源和LTSPICE的高斯模拟OP-AMP的输入偏移电压对电压控制电流源精度的影响。我们看到偏移电压对于整个输出误差产生小但不可忽略的贡献,即使电路围绕用于高精度应用的OP-AMPS构建。