运算放大器失调电压分析：系统失调与随机失调

"输入失调电压是衡量运算放大器性能的重要参数之一，主要分为系统失调电压和随机失调电压。系统失调电压即使在所有匹配器件相同的情况下也会存在，而随机失调电压则源于器件之间的微小失配。在MOS工艺的运算放大器中，降低第一级增益可能导致第二级失调成为主要因素，例如在二级密勒补偿运算放大器的设计中，失调电压的计算涉及到MOS管的过驱动电压和电流密度的平衡。输入失调电压的定义是在单端输出电压为电源电压一半时所需的差分输入电压，通常在untrimmed的单片运放中，MOS输入管的失调值在1到20毫伏之间。为了减小失调电压，需要确保MOS管有相等的电流-宽长比，即电流密度值，从而实现过驱动电压的均衡。此外，文档还涵盖了运放设计的其他关键指标，如共模输入范围、输出动态范围、单位增益带宽、静态功耗、共模抑制比、电源抑制比、转换速率和噪声等。设计者需要综合考虑这些因素以优化运放的性能。" 这篇文档深入探讨了运算放大器（运放）中的一个重要参数——输入失调电压，并对比国内外主要本体库进行了分析研究。输入失调电压是衡量运放线性度的关键指标，它表示在差分输入、单端输出模式下，为了获得中间电平的输出电压（通常为电源电压的一半），所需施加的差分输入电压。失调电压分为系统失调和随机失调，前者是设计固有的，后者源于实际制造中的不匹配。 在MOS工艺的运放中，第一级和第二级增益的设计会影响失调电压。例如，二级密勒补偿运放的失调电压分析揭示了VGS6和VDS4之间的关系，以及如何通过调整MOS管的过驱动电压来减小失调。当第一级和第二级完美匹配，且输入和输出相连时，失调电压可以被最小化。这涉及到电流密度的平衡，即IDS3、IDS4、IDS5/2和IDS6之间的比例。 文档还涵盖了运放设计的多个其他重要参数，包括共模输入范围（允许的输入电压范围）、输出动态范围（可输出电压的最大变化范围）、单位增益带宽（GBW，决定了运放能处理的最高频率信号）、静态功耗（不处理信号时的功率消耗）、共模抑制比（CMRR，衡量运放抑制共模信号的能力）、电源抑制比（PSRR，表示电源电压变化对输出电压影响的程度）、转换速率（SlewRate，运放输出电压随输入变化的速度）和噪声（影响运放的信噪比）等。设计者必须综合考虑这些因素，以优化运放的性能并满足特定应用的需求。