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单片机系统的优化设计(续)2005-11-19 15:40:00

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2.1.2.2  元器件指标的变化
元器件指标的一般都受元器件的温度变化影响,其中对于早期元器件的影响更大。这里仅仅以LM324、OP07、7650等运放为例进行说明,实际上温度变化同样对电阻、电容、电感等无源元件有很大影响。
对于运放,温度变化最明显的影响是对输入失调电压和输入失调电流的影响,增加误差;当电路不对称时,温度变化可以通过对输入偏置电流影响,造成新的误差。
从表2-2中可以看出,在环境温度25℃时,LM324的输入失调电压为2mV(典型值),输入失调电压温飘为7uV/℃;输入失调电流为5nA(典型值),输入失调电流温飘为7pA/℃;输入偏置电流为40nA(典型值),输入偏置电流温飘为50pA/℃。
若用LM324放大100mV信号时,若采用差分电路,输入电阻10KΩ,工作温度范围为10~30℃时,由于电路对称,可以消除输入偏置电流温飘的影响。为了降低温度造成的影响,可以采用中间温度调零办法,这样温度就将温度的变化范围减小了一半,这时的误差可以估算如下:
输入失调电压误差= 7uV/℃ × 10℃ = 70uV
输入失调电流温飘误差= 7pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 0.7uV
合计误差=70.7uV
相对误差= (70.7uV / 100mV) × 100% = 0.071%
若输入信号降低为40mV时,相对误差增加到0.18%,若输入信号降低为10mV时,相对误差增加到0.71%。
若电路采用单端同相放大,而且反相端接地时,会增加输入偏置电流温飘引起的误差,这个误差= 50pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 5uV。这时的总误差=75.7uV,相对误差= (75.7uV / 100mV) × 100% = 0.076%。
以上计算可以知道,LM324可以用于放大40mV以上的直流信号。
实际上,温度变化还会影响其它参数,例如开环增益等,只是由于运放工作在深度负反馈方式,影响较小罢了。
另外运放手册上给出的指标都是最理想的指标,实际元器件的指标会大打折扣,例如输入失调电压一般是5mV以上,其它指标也会相应的打折扣。

   表2-2  LM324运放的直流参数(+5VDC,25℃)
http://http://www.21icsearch.com/buzi/upimage/upfile2005/img/200511/200511101493377947.jpg
从表2-3中可以看出,在环境温度25℃时,OP07D的输入失调电压为60uV(典型值),输入失调电压温飘为0.7uV/℃;输入失调电流为0.8nA(典型值),输入失调电流温飘为12pA/℃;输入偏置电流为2nA(典型值),输入偏置电流温飘为18pA/℃。
若用OP07D放大100mV信号时,若采用差分电路,输入电阻10KΩ,工作温度范围为10~30℃时,由于电路对称,可以消除输入偏置电流温飘的影响。为了降低温度造成的影响,可以采用中间温度调零办法,这样温度就将温度的变化范围减小了一半,这时的误差可以估算如下:
输入失调电压误差= 0.7uV/℃ × 10℃ = 7uV
输入失调电流温飘误差= 12pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 1.2uV
合计误差=8.2uV
相对误差= (8.2uV / 100mV) × 100% = 0.008%
若输入信号降低为40mV时,相对误差增加到0.021%,若输入信号降低为10mV时,相对误差增加到0.082%。
若电路采用单端同相放大,而且反相端接地时,会增加输入偏置电流温飘引起的误差,这个误差= 18pA/℃ ×10KΩ × 10℃ = 1.8uV。这时的总误差=10uV,相对误差= (10uV / 100mV) × 100% = 0.01%。
以上计算可以知道,OP07D可以用于放大10mV以上的直流信号。

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