Температурна залежність вхідного струму зміщення і випадкове питання на засипку

Стаття є частиною керівництва, присвяченого практичним аспектам і особливостям проектування електроніки з використанням операційних підсилювачів (ОУ) - від вибору типу ОУ до таємних прийомів досвідченого розробника і хитрощів налагодження. Керівництво написано Брюсом Трампом, інженером-розробником з майже тридцятирічним стажем, встигли до Texas Instruments попрацювати в легендарній компанії Burr-Brown. В даний час Трамп є провідним блогером інформаційного ресурсу Texas Instruments "E2E" по аналогової тематиці і готує до друку книгу про операційні підсилювачі.

Ми публікуємо переклад керівництва Трампа на нашому сайті регулярно - двічі на місяць.

Підписатися на отримання сповіщень про публікацію нових глав

У попередній статті я розглянув причини виникнення вхідного струму зміщення в підсилювачах з КМОП- і JFET-входами, і виявив, що ними є струми витоків назад зміщених pn-переходів. У висновку я попередив, що ці витоку значно збільшуються з ростом температури.

Мал. 20. Струм витоку назад зміщеного pn-переходу практично подвоюється при збільшенні температури на кожні 10 ° C

Швидкість зростання струмів витоку залежить від доданих характеристик, зазвичай подвоєння відбувається в діапазоні 8 ... 11 ° C. Підвищення струму зміщення при високих температурах може бути серйозною проблемою в деяких схемах. У таких випадках слід вибирати операційні підсилювачі КМОП і JFET з дуже низьким початковим вхідним струмом зміщення. Іноді можна досягти меншого значення струму зміщення при високих температурах за допомогою операційних підсилювачів з біполярними входами, які не мають такого різкого збільшення струмів витоку при високих температурах.

Значення струму витоку зазвичай зменшується при більш низьких температурах, але тут може позначитися наявність інших джерел витоку. Ці джерела можуть мати різні температурні залежності. Чесно кажучи, про поведінку входів при температурі нижче кімнатної відомо менше, тому що більшу заклопотаність викликають струми витоку саме при підвищеній температурі. Однак не варто бути надто впевненим в поведінці ОУ при температурах значно нижче кімнатної, так як при цьому з'являється можливість осадження конденсату, і поверхневі струми витоку дуже швидко збільшуються.

як обговорювалося в попередній статті , Вхідний струм зміщення більшості ОУ з КМОП-входами виникає через різницю в значеннях струмів витоку двох обмежувальних діодів, підключених до висновків харчування. Навіть в ідеальному і абсолютно збалансованому світі різниця між двома майже рівними струмами витоку і раніше має експонентну залежність від температури, просто вона починає своє зростання з більш малого значення. Полярність струму витоку не є визначеною. При невеликих змінах в поведінці діодів струм може змінити напрямок при певній температурі (представлений на малюнку 20 логарифмический графік показує абсолютне значення без знака).

Отже, які висновки можна зробити з усього вищесказаного? Якщо дуже низький вхідний струм зміщення є критичним параметром для схеми з КМОП-підсилювачем, то слід уважно ознайомитися з динамікою його зміни при збільшенні температури. Необхідно вивчити всі характеристики і графіки типових залежностей. Важливо уникати розміщення чутливих схем поблизу джерел тепла. При необхідності варто проводити свої власні виміри. Для особливо відповідальних додатків існують спеціальні підсилювачі з надмалим вхідним струмом зміщення. Вони використовують схему захисту з унікальною структурою сполук для досягнення вхідних струмів в діапазоні 3 фа при кімнатній температурі, що на три порядки нижче, ніж у пристроїв загального призначення.

приклади:

• LMP7721 - КМОП-підсилювач з вхідним струмом зміщення 3 фа;
• INA116 - інструментальний підсилювач з ультрамалих вхідним струмом зміщення 3 фа.

Питання на засипку: що означають чорні смуги на корпусі плівкових конденсаторів, зображених на малюнку 21?

Мал. 21. Яке призначення чорних смуг на корпусі плівкових конденсаторів?

оригінал статті

1. Діапазони вхідних і вихідних робочих напруг ОУ. усуваємо плутанину
2. Що потрібно знати про входах rail-to-rail
3. Робота з напругою близькими до землі: випадок однополярного харчування
4. Напруга зсуву і коефіцієнт посилення з розімкненим контуром зворотного зв'язку - двоюрідні брати
5. SPICE-моделювання напруги зсуву: як визначити чутливість схеми до напруги зсуву
6. Де висновки підстроювання? Деякі особливості висновків корекції напруги зміщення
7. Вхідний імпеданс проти вхідного струму зміщення
8. Вхідний струм зміщення КМОП- і JFET-підсилювачів

Переклав В'ячеслав Гавриков на замовлення АТ КОМПЕЛ

•••