自稳零的设计

1、目录第1章摘要4第2章引言4第3章自稳零设计电路的设计51输入失调电压52失调电压的调整53参数计算84实验电路8第4章 自稳零电路的性能测试91电路的multisim仿真图92结果分析11第5章心得体会11第6章参考文献12第1章 摘要集成运算放大器（简称集成运放或运放）在电子电路中应用非常广泛。用集成运放构成的交流放大电路具有线路简单、免调试、故障率低等优点，如今许多电子产品中的交流放大电路普遍采用运放构成，全面分析集成运 放构成的各种交流放大电路的组成和参数计算，有助于对该类电路的检修，以及合理设计和使用集成运放构成的交流放大电路。运算放大器是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单

2、端输出的高增益电压放大器。在实际电路中，通常结合反馈网络和不同的反馈方式，共同组成某些功能 和特性不同的模块，这些模块是各种电子电路中最基本的环节。可见运放 在电子电路中的应用之广。为了减少低频噪声， 必须提高采样频率， 但这会引入额外的电荷注入。信号路径仅包括主放大器，因而可以获得相对较 大的单位增益带宽。第2章 引言本文介绍了一种基于运算放大器的自稳零设计方案，简要的介绍了自稳零的工作原理与设计方案，并详细的介绍了自稳零的参数设计的制作过程，并用 multisim软件的仿真与测试，记录和分析了该自稳零电路的工 作特性和性能，给出了仿真数据。论证了该自稳零电路的可行性。该自稳 零电路性能良好

3、，线路简单，易于实现，具有很高的使用价值。自稳零电 路标准的说法是自动校零电路，它可以周期性地对输入失调电压Vio进行自动补偿的一种技术。特别适合于CMOS工艺实现，制造成的 CMOS集成运放，Vio可以从校零前的 mV量级下降到uV量级。 实现的办法很多， 主要由交替校零和斩波校零。第3章 自稳零电路的设计3.1输入失调电压如果运放两个输入端上的电压均为0V，则输出端电压也应该等于 0V。但事实上，输出端总有一些电压，该电压称为失调电压VOS。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益，得到结果称为输入失调电压或输入参 考失调电压。这个特性在数据表中通常以VOS给出。VOS被等效成一个与运放反

4、相输入端串联的电压源。必须对放大器的两个输入端施加差分电 压，以产生0V输出。输入失调电压可以看作一个串联在运放反相输入端 的电压源，对应的输出失调电压等于失调电压乘以电路的直流噪声增益。3.2失调电压调整1内部方法内部调零基于故意使输入级失衡，以补偿固有失配，并使误差为零。 很多单运放都提供额外管脚用于失调电压调零，使用该功能时，通常在运 放的两个管脚上接一个电位器，而电位器的滑动端通过电阻与正电源相接，具体如图所示，需要注意一个常见问题：替换不同型号的运放后，如果滑 动端意外的与错误的电源相连，那么运放将会损坏。一个设计良好的运放的失调电压调节范围不超过其最低等级产品的最 大Vos的23倍

5、；然而，运放的失调电压调整管脚处的电压增益通常大于 信号输入端的增益。因此，必须尽可的减少失调电压调整管脚处的噪声， 也就是避免使用长导线连接运放和电位器运放的失调电压漂移受失调电压 调整设置的影响。内部调节端只能用于调整运放自己的失调电压，而不 能纠正系统的失调误差。通常，最好通过选择合适的器件来控制失调电压。失调电压调整管脚2外部方法I外部调零是基于将可调的电压和电流注入到电路中，以补偿电路的失调误差。这个办法在输入级不会引入任何额外失衡，因此不会使漂移、CMRR或PSRR性能下降。如果运放没有失调电压调整脚（主流的双运放 以及所有的四运放都没有），但是又必须调整运放和系统的失调电压，那么

6、就得实用外部调整方法。该方法也适用于那些采用编程电压（如 DAC ）调整失调电压的系统。如图（a）所示，对于反相运算放大电路，向反相输入端灌入电流是最简单的失调电压调整方法。该方法的不足是，由于R4与电位器并联，因此运放的噪声增益比较大。减小误差增益的方法是使兰Vr充分大，以便R4的电阻远大于 R1|R2.注意，如果电源电压稳定而噪声不受限制制，那 么就可以采用+Vr.图（b）展示了如何通过对同相输入端注入失调电压来校 正失调电压的方法。如果运放的输入失调电流匹配，R5就等于R1|R2（以确保附加的失调电压最小），否则，R5就小于50 Q。当R5大于50 Q时就 议在高频段旁路 R5。图（a）

7、图（b）II实现同相放大电路时可以采用图示的电路在运放的反相输入端注入 小的偏置电压。当R3远大于R1工作性能时，失调电压较小，该电路工作性能较好；否则，信号增益将受调整失调电压的电位器的影响。然而，当R3与固定的低阻抗参考电源+Vr相连时，信号增益将稳定。Key=A同相运算放大器的失调电压外部修正方法3参数计算在该电路设计中，我们采用外部方法，如图（b）所示。图（b）中,R1=100 QR2=30 Q,R3=150 Q,并且 R5=R1|R2=25 Q。由于 R4 远大 于 R1|R2 所以取 R4=1K Q.4 实验电路第4章自稳零电路的性能测试1 multisim仿真波形当输入电压都为零

8、时，电路的仿真图形为：T-牛3M 343 ms2W.244 uV12 114卜脅 Oscilloscope-XSCl当V1= 10V时V2=12V时，电位器位于 50%的位置时仿真波形为:电位器位于90%的位置时，仿真波形为:2结果分析有图示结果可知，在自稳零电路中，只要调节电位器，输出电压就会发生变化，这 样就可以控制并消除失调电压，保证电路的精确性。该电路的性能良好，满足实验所需，可以看出此设计的可行性。第5章心得体会这次课程设计，从一开始查资料，设计电路图，计算参数，然后用 multisim 软件进行仿真。整个流程下来，真正感受到了想和做的差别。光 有想法是不够的想法的实现往往会遇到很多

9、问题，实施的过程才是最困难 的。计划进度的安排，和同组间的交流合作，都是十分重要的。通过该课 程设计，全面系统的了解了自稳零电路的原理和一般实现方法，把书本上 知识应用到是实际中去，激发了学习的积极性。这次课程设计还让我基本 掌握了 multisim软件的使用方法，明白了软件仿真对设计的重要性。在这次结组课程设计中，我充分体会到了团队工作的优势和益处，同组同学的方案和建议，使得电路在短时间内搭建起来，在仿真遇到的问题 也很快得到解决。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，理解到理论知 识和实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后 的工作和学习做出了最好的榜样，更重要的是如何把自己平时所学到的 东西应用到实际中去。由于首次应用测控电路的课程设计，很多知识还远未做到灵活的学以 致用，导致电路没有尽善尽美，这和我的实际能力有关系的。而在课设中 暴露的问题，我一定要好好改正，争取以后不会犯同样的错误，真正的提 高自己的技术。在以后的学习和工作实践中，我会尽力总结和应用以前学 过的知识，是