ZHCS230B August 2014 – February 2024 THS4541
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應用
- 3 說明
- 4 器件比較表
- 5 引腳配置和功能
- 6 規格
- 7 參數測量信息
- 8 詳細說明
- 9 應用和實施
- 10器件和文檔支持
- 11修訂歷史記錄
- 12機械、封裝和可訂購信息
封裝選項
機械數據 (封裝 | 引腳)
散熱焊盤機械數據 (封裝 | 引腳)
訂購信息
7.4 輸出直流誤差和漂移計算以及電阻器不平衡的影響
THS4541 在整個 –40°C 至 +125°C 工作范圍內提供經調整的輸入失調電壓和極低的溫漂。該失調電壓與其他幾個誤差貢獻項相結合，產生一個初始的 25°C 差分失調誤差范圍，然后是溫度漂移。對于每個誤差項，必須為該項分配一個增益。對于該分析，僅考慮直流耦合信號路徑。一個新的輸出誤差來源（相對于典型的運算放大器分析）來自于不匹配的電阻器值和比率可能對 FDA 兩側產生的影響。任何共模電壓或漂移都會通過外部反饋和增益設置電阻器容差以及標準值的近似值引起的輕微失配而產生差分輸出誤差。
誤差項（25°C 和漂移）以及輸出差分電壓的增益包括：
- 輸入失調電壓 - 該電壓的增益等于噪聲增益或 1 + Rf/Rg，其中 Rg 是從輸入引腳返回源或直流基準（通常為接地）的總直流阻抗。
- 輸入失調電流 - 該電流通過平均反饋電阻器值對差分輸出有增益。
其余項來自絕對反饋電阻器失配和 FDA 每一側分壓比失配的假設范圍。這些電阻器失配項中的第一項是由于 Rf 失配而產生差分輸出偏移的輸入偏置電流。為簡單起見，Rf 和 Rg 的上限值稱為 Rf1 和 Rg1，其比率為 Rf1/Rg1 ≡ G1。較低的元件定義為 Rf2 和 Rg2，其比率為 Rf2/Rg2 ≡ G2。為了計算最壞情況的貢獻，設計電阻器容差的最大變化用于絕對和比率失配。例如，采用容差為 ±1% 的電阻器，最壞情況下的 G1 比標稱值高 2%，G2 比標稱值低 2%，最壞情況下的 Rf 值失配也為 2%。對于在單端至差分級上具有 Rt 和 Rg1 的匹配阻抗設計，標準值近似會在初始反饋比率中施加一個固定的失配，而電阻器容差會在該初始比率失配上增加一個失配。將選定的外部電阻器容差定義為 ±T（因此對于容差為 1% 的電阻器，T = 0.01）。
- 偏置電流誤差的總增益為 ±2 × T × Rfnom
如果兩個反饋比 G1 和 G2 不相等，任何產生輸出共模電平或溫度偏移的因素也會產生輸出差分誤差項。試圖在輸出共模中產生偏移的錯誤會被共模控制環路覆蓋，其中任何反饋比不匹配都會在 Vocm 輸出周圍產生平衡的差分誤差。
從共模項和反饋比失配中產生差分誤差的項包括所需的 Vocm 電壓、任何源共模電壓、基準偏置到 Vocm 控制引腳的任何漂移，以及任何內部偏移和漂移 Vocm 控制路徑。
僅考慮輸出共模控制和源共模電壓 (Vicm)，使用方程式 4 完成到輸出差分偏移的轉換：
在忽略由于標準值近似而導致的任何 G1 和 G2 不匹配的情況下，可以根據標稱 Rf/Rg ≡ G 和容差 T 來修改這兩項的轉換增益，如方程式 5 所示。隨著 G 增加，該轉換增益接近 4T，這是這些項輸出差分偏移的最壞情況增益。
差分輸出誤差的轉換增益適用于兩個誤差項：Vocm（假設輸入控制引腳被驅動且不懸空）和源 Vicm 電壓。在本例中，假設源共模電壓為 0V。如果不是該值，則將此增益應用于預期應用中的源共模值或范圍。
作為使用這些項來估計最壞情況輸出 25°C 誤差帶和最壞情況漂移（通過將所有誤差項獨立相加）的完整示例，使用圖 7-3 的 2V/V 增益配置，Rf = 402Ω，并假設電阻器容差為 ±1%，采用圖 7-9 中使用的標準值。
圖 7-9 直流耦合增益為 2，Rf = 402Ω，單端至差分匹配輸入 50Ω 阻抗信號輸入側的標準值近似實際上會產生額外的 G 失配以及電阻器容差。對于圖 7-9，G2 = 402/221 = 1.819；并且 G1 = 402/218.3 = 1.837 標稱值，如果使用 1% 的電阻器，則 G2 和 G1 的該初始失配容差為 ±2%。
使用最大 25°C 誤差項和 Vocm 控制引腳的標稱 2.5V 輸入，可以得到表 7-3，其中包含誤差項、輸出差分誤差 (Vod) 的增益以及 25°C 下的總輸出誤差范圍。
| 誤差項 | 25°C 最大值 | Vod 增益 | 輸出誤差 | |
|---|---|---|---|---|
| 輸入 Vio | ±0.45 mV | 2.85 V/V | ±1.2825 mV | |
| 輸入 Ios | ±0.5μA | 402Ω | ±0.201 mV | |
| 輸入 Ibcm，Rf 失配 | 13μA | ±8.04Ω | ±0.105 mV | |
| Vocm 輸入，G 失配 | 2.5V | ±0.0322 | ±80.5 mV | |
| 總計 | ±82.09 mV | |||
G 比率不匹配的 0.03222 轉換增益是最壞的情況，從最初較高的 G1 值開始，因為標準值近似，并且對該比率的 Rf 和 Rg 元素使用 ±1% 的容差。實際的 Vocm 轉換增益范圍不是對稱的，但在此處以該方式顯示。最初的 25°C 最壞情況誤差范圍主要由通過反饋電阻比失配將 Vocm 轉換為 Vod 決定。改進該 G 匹配和容差以減小此項。
通常，輸出 Vod 中的預期漂移比初始誤差范圍更令人感興趣。表 7-4 顯示了這些項和總和結果，獨立添加所有項以獲得最壞情況漂移。
| 誤差項 | 漂移最大值 | Vod 增益 | 輸出誤差 | |
|---|---|---|---|---|
| 輸入 Vio | ±2.4μV/°C | 2.85 V/V | ±6.84μV/°C | |
| 輸入 Ios | ±1.3nA/°C | 402Ω | ±0.522μV/°C | |
| 輸入 Ibcm，Rf 失配 | 15nA/°C | ±8.04Ω | ±0.121μV/°C | |
| Vocm 輸入，G 失配 | ±12μV/°C | ±0.0322 | ±0.386μV/°C | |
| 總計 | ±7.86μV/°C | |||
在該計算中，輸出差分失調漂移主要取決于輸入失調電壓漂移。對于最后一項，Vocm 路徑的漂移僅針對共模路徑的內部偏移漂移。確保還考慮 Vocm 輸入源上增加的外部漂移。
THS4541 的絕對精度和漂移非常好。不匹配的電阻器反饋比與 Vocm 控制輸入中的高漂移相結合，實際上可以主導輸出 Vod 漂移。在輸出差分精度比輸入匹配精度更重要的情況下，考慮匹配兩個輸入側的網絡以實現改進的標稱 G1 到 G2 匹配。在該使用 402Ω 反饋值的示例設計中，輸入偏置電流誤差項的增益相對較低。較高的 Rf 值可使這些項獲得更大的增益。表 7-4 顯示了一個不太保守的輸出漂移估計，該估計認為這些項不相關，為每個項最壞情況范圍的一半 (RMS)。通過對本示例執行該計算，可以估計不太保守的輸出失調漂移為 ±3.42μV/°C；本質上，是輸入失調漂移項最壞情況范圍的一半。按照以下步驟估算任何外部配置的輸出差分偏移和漂移。