本篇介紹一個(gè)種不依賴昂貴檢測設(shè)備的偏置電流測試方法，同時(shí)配合 LTspice 仿真增強(qiáng)理解。工程師可以在普通實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，根據(jù)該方法調(diào)整放大器局部電路實(shí)現(xiàn)偏置電流的準(zhǔn)確測量。

   

如圖 2.36 為 ADA4077 的偏置電流測試電路，R1、R2 是串聯(lián)在放大器輸入端的 1MΩ電阻，用于感應(yīng) Ib+與 Ib-，通過控制開關(guān) S1 和 S2 通斷的狀態(tài)，分別測量 Vos、Ib+、Ib- 單獨(dú)或者組合情況下，作為激勵(lì)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出直流噪聲,進(jìn)而計(jì)算出 Ib+、Ib-，并最終得到 Ib 及 Ios，測試操作如下：

步驟一，測試放大器的輸入失調(diào)電壓對(duì)輸出直流誤差電壓的應(yīng)影響。將開關(guān) S1 和 S2 全部閉合，由于兆歐級(jí)電阻 R1,R2 被開關(guān)短路，Ib- 流經(jīng) R3、Ib+流經(jīng) R5 所引起的誤差電壓相比于失調(diào)電壓誤差通常小于 1%。因此，近似認(rèn)為該狀態(tài)下測量的放大器輸出電壓 Vo1 是由輸入失調(diào)電壓 Vos 所導(dǎo)致，關(guān)系如式 2-18。

 

 

如圖 2.37，Vo1 瞬態(tài)分析結(jié)果為 -34.347mV，由于 Gn 為 1001，代入式 2-18 計(jì)算 Vos 為 -34.347μV。

 

 

圖 2.37 ADA4077 Vos 導(dǎo)致的輸出直流誤差電壓仿真結(jié)果

   

步驟二，打開開關(guān) S2，開關(guān) S1 保持閉合，此時(shí)待測放大器的 Ib+流入 R2，在放大器的同相輸入端形成一個(gè)附加失調(diào)電壓 VIb+，它與放大器 Vos 共同在電路噪聲增益的作用下，產(chǎn)生輸出直流誤差電壓為 Vo2，如式 2-19。

 

 

Ib+的電流流向?yàn)? 地 ->R5 并聯(lián) R6->R2->ADA4077 同相輸入端，計(jì)算 Ib+如式 2-20。

 

 

如圖 2.38，Vo2 瞬態(tài)分析結(jié)果為 -710.009mV，代入式 2-19 可計(jì)算 VIb+為 -0.76495mV。再將 VIb+代入式 2-20，計(jì)算 Ib+為 0.6756nA。

 

圖 2.38 ADA4077Vos 與 Ib+導(dǎo)致的輸出直流誤差電壓仿真結(jié)果

 

步驟三，閉合開關(guān) S2，打開開關(guān) S1，Ib- 在 R3 與 R1 連接端形成另一個(gè)附加失調(diào)電壓 VIb-，它與放大器的 Vos 共同在電路噪聲增益的作用下，產(chǎn)生輸出直流誤差電壓為 Vo3，如式 2-21。

 

 

Ib- 的電流流向?yàn)?VIb->R1->ADA4077 反相相輸入端，可得式 2-22。

 

 

如圖 2.39， Vo3 瞬態(tài)分析結(jié)果為 307.316mV，代入式 2-21 得到 VIb- 為 0.34166mV。再將 VIb- 代入式 2-22，計(jì)算得到 Ib- 為 0.341663nA。

 

圖 2.39 ADA4077Vos 與 Ib- 導(dǎo)致的輸出直流誤差電壓仿真結(jié)果

 

將 Ib-、Ib+代入式 2-11、2-12，計(jì)算 ADA4077 的輸入偏置電流、失調(diào)電流分別為：

 

 

對(duì)照?qǐng)D 2.2，仿真計(jì)算結(jié)果在 ADA4077 輸入偏置電流，失調(diào)電流的范圍中。

 

 

圖 2.2 ADA4077 偏置電流等靜態(tài)參數(shù)

 

該測試方法是包括失調(diào)電壓測量與偏置電流測量。所以，偏置電流實(shí)際測量的中同樣需要注意的供電電源的清潔等問題（參考《放大器 Vos 失調(diào)電壓的測試與處理方法》），避免在測試中因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引入誤差。