《電子技術應用》
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一種應用于電流檢測的低失調運算放大器設計
電子技術應用
李新1,俞晨1,楊森林2
1.沈陽工業大學 信息科學與工程學院;2.深致芯微電子(上海)有限公司
摘要: 針對電流檢測對運算放大器性能的要求,提出一種新型低失調運算放大器電路。采用低失調運放、PMOS管和電阻構成閉環電流采樣電路,整個運放電路由主運放和輔助運放構成,主運放構成的高頻通路控制電路帶寬,輔助放大器低頻通路利用斬波技術以及自調零技術降低電路失調。基于東部高科180BCD工藝對電路進行仿真,仿真結果表明,溫度為27 ℃,輸入失調電壓穩定在9 μV,運放增益為95.50 dB,增益帶寬積為28.2 MHz,相位裕度在76.6°以上,CMRR的值為148 dB,PSRR的值大于116 dB。該電路可用于高側電流檢測。
中圖分類號:TN402 文獻標志碼:A DOI: 10.16157//j.issn.0258-7998.246100
中文引用格式: 李新,俞晨,楊森林. 一種應用于電流檢測的低失調運算放大器設計[J]. 電子技術應用,2025,51(5):5-9.
英文引用格式: Li Xin,Yu Chen,Yang Senlin. Design of a low offset operational amplifier for current detection[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(5):5-9.
Design of a low offset operational amplifier for current detection
Li Xin1,Yu Chen1,Yang Senlin2
1.School of Information Science and Engineering, Shenyang University of Technology; 2.Shenzhixin Microelectronics (Shanghai) Co., Ltd.
Abstract: Aiming at the requirement of current detection for operational amplifier performance, a new low offset operational amplifier circuit is proposed. The closed-loop current sampling circuit is composed of low-loss op-amp, PMOS tube and resistor. The whole op-discharge route is composed of main op-amp and auxiliary op-amp. The high frequency path composed of main op-amp controls the circuit bandwidth, the auxiliary amplifier low-frequency path uses chopper technology and self-zeroing technology to reduce the circuit offset. The circuit was simulated based on the 180BCD process. The simulation results show that the temperature is 27 ℃, the input offset voltage is stable at 9 μV, the operation amplifier gain is 95.50 dB, the gain bandwidth product is 28.2 MHz, the phase margin is more than 76.6°, the CMRR value is 148 dB, and the PSRR value is more than 116 dB. The circuit can be used for high measurement current detection.
Key words : operational amplifier;current detection;chopper technology;self-zero technology

引言

在電子設備中,電流檢測電路發揮著重要的作用。隨著科學技術的發展,運算放大器作為一種關鍵的元件被廣泛地應用于電流檢測電路中,尤其是各類電子測量和控制系統中。電流檢測電路分為高側電流檢測電路和低側電流檢測電路,與低側電流檢測相比,高側電流檢測不會產生接地干擾,分流電阻不再直接接地,可以檢測出負載對地短路的情況。為了得到高精度的電流測量結果,通常采用固有失調較低的運算放大器,設計合適的低失調運算放大器對高精度電流檢測具有重要意義。

針對電流檢測電路的需要,各種低失調運放被提出。李思涵等提出了一種低閃爍噪聲、低失調CMOS運算放大器設計,利用斬波有效地降低了失調,但其閉環帶寬略小[1]。張芳玲等提出了一種基于負反饋技術的嵌套式直流失調消除電路,與傳統技術相比DCOC面積減小近一半、帶寬有所改善,其失調電壓有所增加[2]。楊永暉等提出一種低失調軌到軌運算放大器,輸入和輸出擺幅得到了很大的提升,但是失調電壓還有改進空間[3]。

針對上述問題,本文提出一種應用于電流檢測的新型低失調運放。其結構為低失調運放、MOS管和電阻構成的閉環電流采樣電路,其中運放采用了失調穩定結構、斬波技術自調零技術以及閉環負反饋技術降低失調電壓。失調穩定結構可以提高帶寬,有效降低失調,而利用斬波技術和自調零技術[4]可以進一步降低失調。失調電壓可以達到10 μV以下。


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作者信息:

李新1,俞晨1,楊森林2

(1.沈陽工業大學 信息科學與工程學院,遼寧 沈陽 110870;

2.深致芯微電子(上海)有限公司,上海 201203)


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