测失调电压变化将如何影响电路性能

    分析失调电压分布

   这是我在上一篇文章末尾介绍的 LTspice 原理图： 

    我通过添加与每个运算放大器的非反相输入端子串联的电压源，将失调电压纳入电路中。

    我想要创建一个与 AD8606 精密运算放大器的分布类似的失调电压分布，为了实现这一点，我为 Vos1 和 Vos2 指定了 20 μV 的典型值，并向该典型值添加了一个高斯变量。

   传递给高斯函数的参数是标准差，因此我创建了两个直流电压源，其值根据正态分布随机变化，平均值为 20 μV，标准差为 50 μV。

    我们需要确认 LTspice 产生的分布与 AD8606 测量的失调电压分布一致。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 中，然后检查直方图。

请注意，在下面的示意图中，我更改了“.measure”语句，以便它记录 Vos1 的值而不是负载电流。

    如果我打开 SPICE 错误日志，右键单击并选择“绘制 .step'd .meas 数据”，我将获得以下绘图：

    生成直方图

    现在，我可以通过右键单击并选择“文件”->“将数据导出为文本”来保存此数据。我将此数据导入 Excel，并且有 500 个不同的偏移电压值：

     首先，我们检查平均值和标准差，以确保它们与应有的值相似，即 20 μV 和 50 μV。

    这很好；平均值为 23.9 μV，标准差为 48.7 μV。如果模拟包含大量运行，则实际值将更接近预期值。例如，运行 4000 次后，平均值为 20.8 μV，标准偏差为 50.6 μV。

    现在让我们看一下直方图：

       样本量为 500 时，我们肯定不会得到完美的正态分布，但当我将基本特征与 AD8606 分布的基本特征（如下所示）进行比较时，我很满意。 

该图取自 AD8606 数据表。图片由Analog Devices提供 

   仿真结果

  在执行模拟之前，我将“.measure”语句恢复到其原始状态，即“.measure I_OUT avg I(Rload)”。预期负载电流为 1 mA。我首先将 Vos1 和 Vos2 源设置为零来运行模拟；以下是 500 次运行的模拟负载电流值：

  每次运行的负载电流都是相同的，这并不奇怪，因为没有参数发生变化，因此每次运行都有完全相同的电路。我们还观察到，运算放大器组件中内置了某种非理想行为，因为模拟负载电流为 999.977 μA，而不是 1 mA。因此，我们从负方向的 23 nA 误差开始。

    以下是包含失调电压行为时的结果：

   从初步检查来看，影响并不是灾难性的。平均输出电流略有变化，与平均值的偏差约为 3 μA。 

   Excel 分析表明平均输出电流为 1.00068 mA。坏情况下的误差（相对于理论值 1 mA）正方向为 3.5 μA，负方向为 2.4 μA。

   这些是小误差，但它们对电路中的整体误差产生了重要的影响，特别是当我们将它们与电阻器容差和温度的影响进行比较时：

   在之前的文章中，我们通过将所有电阻器置于 0.1% 的容差范围并将工作温度从 –40°C 更改为 +125°C，产生了约 +5 μA/–10 μA 的偏差。仅偏移电压就产生+3.5 μA/–2.4 μA 的偏差。

    我们还必须记住，AD8606 的失调电压性能非常好。目前有许多正在生产的运算放大器具有比 AD8606 更多的失调电压。