《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種應(yīng)用于電流檢測(cè)的低失調(diào)運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)
電子技術(shù)應(yīng)用
李新1，俞晨1，楊森林2
1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院；2.深致芯微電子（上海）有限公司
摘要： 針對(duì)電流檢測(cè)對(duì)運(yùn)算放大器性能的要求，提出一種新型低失調(diào)運(yùn)算放大器電路。采用低失調(diào)運(yùn)放、PMOS管和電阻構(gòu)成閉環(huán)電流采樣電路，整個(gè)運(yùn)放電路由主運(yùn)放和輔助運(yùn)放構(gòu)成，主運(yùn)放構(gòu)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(shù)以及自調(diào)零技術(shù)降低電路失調(diào)。基于東部高科180BCD工藝對(duì)電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明，溫度為27 ℃，輸入失調(diào)電壓穩(wěn)定在9 μV，運(yùn)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(cè)電流檢測(cè)。
中圖分類(lèi)號(hào)：TN402 文獻(xiàn)標(biāo)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(yīng)用于電流檢測(cè)的低失調(diào)運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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(shè)備中，電流檢測(cè)電路發(fā)揮著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)算放大器作為一種關(guān)鍵的元件被廣泛地應(yīng)用于電流檢測(cè)電路中，尤其是各類(lèi)電子測(cè)量和控制系統(tǒng)中。電流檢測(cè)電路分為高側(cè)電流檢測(cè)電路和低側(cè)電流檢測(cè)電路，與低側(cè)電流檢測(cè)相比，高側(cè)電流檢測(cè)不會(huì)產(chǎn)生接地干擾，分流電阻不再直接接地，可以檢測(cè)出負(fù)載對(duì)地短路的情況。為了得到高精度的電流測(cè)量結(jié)果，通常采用固有失調(diào)較低的運(yùn)算放大器，設(shè)計(jì)合適的低失調(diào)運(yùn)算放大器對(duì)高精度電流檢測(cè)具有重要意義。

針對(duì)電流檢測(cè)電路的需要，各種低失調(diào)運(yùn)放被提出。李思涵等提出了一種低閃爍噪聲、低失調(diào)CMOS運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)，利用斬波有效地降低了失調(diào)，但其閉環(huán)帶寬略小[1]。張芳玲等提出了一種基于負(fù)反饋技術(shù)的嵌套式直流失調(diào)消除電路，與傳統(tǒng)技術(shù)相比DCOC面積減小近一半、帶寬有所改善，其失調(diào)電壓有所增加[2]。楊永暉等提出一種低失調(diào)軌到軌運(yùn)算放大器，輸入和輸出擺幅得到了很大的提升，但是失調(diào)電壓還有改進(jìn)空間[3]。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種應(yīng)用于電流檢測(cè)的新型低失調(diào)運(yùn)放。其結(jié)構(gòu)為低失調(diào)運(yùn)放、MOS管和電阻構(gòu)成的閉環(huán)電流采樣電路，其中運(yùn)放采用了失調(diào)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、斬波技術(shù)、自調(diào)零技術(shù)以及閉環(huán)負(fù)反饋技術(shù)降低失調(diào)電壓。失調(diào)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可以提高帶寬，有效降低失調(diào)，而利用斬波技術(shù)和自調(diào)零技術(shù)[4]可以進(jìn)一步降低失調(diào)。失調(diào)電壓可以達(dá)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(yáng)工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110870；

2.深致芯微電子（上海）有限公司，上海 201203）


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