引言

放大器輸入失調(diào)電壓往往是設(shè)計(jì)精度的關(guān)鍵參數(shù)，可使用不同的電路技術(shù)最大限度地降低該失調(diào)電壓。為特定應(yīng)用選擇放大器時(shí)，了解不同的修整和失調(diào)電壓校正方法可能富有成效。

激光修整：晶圓級(jí)修整

每個(gè)放大器都由數(shù)萬(wàn)個(gè)晶體管、電阻器和電容器構(gòu)成。器件輸入偏移誤差是由每個(gè)放大器中輸入晶體管的不匹配（或變化）造成的。圖 1 顯示了運(yùn)算放大器裸片的圖片。突出顯示的區(qū)域?yàn)楸∧る娮杵鳌Ｔ诰A級(jí)測(cè)試過(guò)程中，激光燒掉了電阻材料部分，從而通過(guò)增加裸片的總電阻調(diào)節(jié)其值。

圖 1 薄膜電阻器上的激光修整

實(shí)際上可以在器件運(yùn)行過(guò)程中用激光完成這種修整；也就是說(shuō)，我們可以監(jiān)控失調(diào)電壓，然后對(duì)電阻器進(jìn)行修整，直到失調(diào)電壓歸零。晶圓級(jí)修整可以得到非常精確的結(jié)果。然而，將晶圓切成獨(dú)立的裸片并封裝之后，對(duì)特定裸片施加任何物理應(yīng)力都可以導(dǎo)致失調(diào)電壓發(fā)生變化。

對(duì)于采用雙極晶圓工藝制造的 IC 而言，激光修整是一種實(shí)用的修整方法。它不僅廣泛應(yīng)用于運(yùn)算放大器，而且還應(yīng)用于差分放大器和儀表放大器。它可以改善電阻器匹配，而這對(duì)于更大限度地降低增益誤差，同時(shí)優(yōu)化共模抑制比 (CMRR) 性能至關(guān)重要。INA826S 是一款儀表放大器，使用激光修整來(lái)實(shí)現(xiàn)高直流精度和低靜態(tài)電流：150μV 失調(diào)電壓，2μV/°C 漂移和 250μA 靜態(tài)電流。此放大器具有附加關(guān)斷功能，采用小型 (3mm × 3mm) DFN 封裝，適用于功耗敏感型應(yīng)用，例如斷路器、便攜式醫(yī)療儀器和測(cè)試設(shè)備。

e-Trim：封裝級(jí)修整

用于實(shí)現(xiàn)低失調(diào)電壓和漂移的另一種方法是 e-Trim，這是 TI 獲得專利的修整架構(gòu)，在器件封裝后實(shí)施。在最后的封裝級(jí)制造測(cè)試過(guò)程中對(duì)器件內(nèi)部的校正電流源進(jìn)行調(diào)整。修整完成后，修整電路的通道關(guān)閉，修整控制電路被禁用，調(diào)整成為永久性調(diào)整。圖 2 說(shuō)明了 e-Trim 方法。

圖 2 封裝級(jí) e-Trim

這種多晶硅保險(xiǎn)絲熔斷技術(shù)不需要額外的引腳或測(cè)試點(diǎn)，與晶圓級(jí)修整相比性能得到大幅提升。這種方法還可避免通常由封裝應(yīng)力引起的參數(shù)變化，提供只有零漂移放大器才能實(shí)現(xiàn)的出色精度，并允許采用微型封裝尺寸。

OPA2205 是 e-Trim 放大器系列的新成員，每個(gè)放大器都具有 15μV 失調(diào)電壓（最大值）、0.04μV/°C 溫漂（最大值）和 220μA 的低靜態(tài)電流。

斬波器：動(dòng)態(tài)校正

第三種校正失調(diào)電壓和漂移的方法是使用零漂移放大器，盡管它本身并不是一種修整方法。斬波器是一種常見的零漂移放大器，它使用內(nèi)部動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)方法來(lái)有效降低失調(diào)電壓。圖 3 顯示了典型斬波器架構(gòu)的示意圖。第一個(gè)跨導(dǎo)級(jí)的輸入和輸出設(shè)有一組開關(guān)，每個(gè)校準(zhǔn)周期交換一次輸入信號(hào)的極性。隨時(shí)間推移和溫度變化的漂移平均為零。此特性還消除了傳統(tǒng)放大器在頻率非常低時(shí)出現(xiàn)的 1/f 噪聲。這些特性使得斬波放大器在直流（或低頻）信號(hào)調(diào)節(jié)應(yīng)用中非常有用，這些應(yīng)用包括稱重秤、應(yīng)變計(jì)和溫度測(cè)量。OPA2182 是一個(gè)斬波器示例，具有 4μV（最大值）失調(diào)電壓、0.012μV/°C（最大值）溫漂和 0.119μV_PP 低頻噪聲（0.1Hz 至 10Hz）。

圖 3 斬波放大器的典型示意圖

然而，斬波放大器會(huì)插入一個(gè)由電荷注入（因開關(guān)開合）導(dǎo)致的額外噪聲分量；這些操作會(huì)導(dǎo)致輸入偏置電流中出現(xiàn)尖峰，而這可能轉(zhuǎn)化為高源阻抗應(yīng)用中的電壓尖峰，或者在使用高阻值電阻器的過(guò)程中上調(diào)信號(hào)。因此，在醫(yī)療儀器等工作溫度范圍較小的應(yīng)用中，接近于零的漂移有時(shí)可能不如與高源阻抗結(jié)合使用的放大器的超低輸入偏置電流那樣重要。在這種情況下，OPA2182 雖然溫漂低得多，但偏置電流為 350pA（最大值），與之相比，具有 e-Trim 和20pA（最大值）偏置電流的 OPA2191 可能是一個(gè)更好的選擇。

總結(jié)

表 1 比較了三種失調(diào)電壓校正方法。此技術(shù)簡(jiǎn)介可作為指南，幫助您選擇適合低失調(diào)電壓、低漂移電路需求的放大器。