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EDA365电子论坛网»电子社区 › 研发技术版块 › 硬件设计讨论 › 运算放大电路的输出偏置、漂移与自动调零问题
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运算放大电路的输出偏置、漂移与自动调零问题

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SEPIC
  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-6-24 15:11

    • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到
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    1#
     楼主| 发表于 2025-8-13 16:40 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    本帖最后由 SEPIC 于 2025-8-13 16:41 编辑
    3 |( S( p$ [  l4 L9 H4 R+ U0 d/ N4 `# u0 n- P/ s4 y# d4 p( ?
    使用运放搭建T型网络TIA电路，匹配电流源型探测器，测量亚皮安电流，测量没问题，但是由于漏电流也好，失调电压也好，TIA输出总是有偏置，且每次上电都不一样，过程中可能还有漂移。     
    5 o; I& @& C: c$ b- O3 ]  m     构思了一种自动调零的思路，TIA输出的信号通过一正一负两路放大后送入ADC采集，并通过一路过零比较器，比较器输出1表示偏置为正，ADC采集同相放大输出，用DAC输出同比例正电压补偿，比较器输出0表示偏置为负，ADC采集反相放大输出，用DAC输出同比例负电压补偿。
      C9 V. e6 H7 `9 r2 B     感觉能管用，但又感觉不好用，有信号了怎么办？也太麻烦了，各位有什么好的针对失调和漂移的好办法吗？
    , D+ o# N/ _% u8 u% F

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    212.png

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    超級狗
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    我還幫忙看文檔，小弟能加入貴黑幫，成為豬隊友嗎？^oo^  发表于 2025-8-14 16:41

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    超級狗 + 5 論壇科技天花板特別獎勵！

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    超級狗

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    2#
    发表于 2025-8-13 17:20 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2025-8-14 00:10 编辑
    ( }' ~1 U8 u% G8 O, C& t6 d8 V; L; z. P0 T! J5 P* [
    開卷有益！7 b: k+ e+ p9 a
    & ^# m" S) F5 v- y7 {+ z
    - f) x7 b0 G$ g5 F9 {/ F6 E
    / f, e8 k% z$ C) I7 I4 u1 R
    哥：
    * K. M8 w! L8 w( W% }你覺得這種高科技，在這個論壇能問得到解答嗎？( D% m- j9 \- u0 G+ j8 W1 N: z
    $ y5 [0 A1 c3 O1 A- @; l) l
    . l0 ^& t3 [( r* M" c# Q6 p, q* W

    - Z. z6 k8 i1 d0 [; R個人沒做過這麼高檔的產品，僅就微薄知識提供一己之愚見。
    / @2 i# l5 I! X" R, ]  F) I) r* Y9 F: Y1 _  g4 ~
    • 跨組放大器（TIA = Transimpedance Amplifier）要選得夠好，低飄移（Low Drift）、低輸入偏壓（Low Input Bias）絕對必要！因為您是進行 pA 級量測，最好還是極低飄移（Extreme Low Drift）、極低輸入偏壓（Extreme Low Input Bias）。
    • DAC 精度通常沒 ADC 高，飄移（Low）等問題是否也會影響輸出，也是需要注意的地方。
    • pA 級量測甚至於連電源噪聲都要非常的小心。
      ( q& b6 t3 J4 v7 [
    % z! o' i" m+ j7 d! t% a5 A4 \* V
    從沒一帖丟出這麼多文檔的！8 x6 x( m6 W# O1 ~6 m
    $ m& u2 f8 ~1 t, d& K2 v5 P6 M1 l3 u
      X/ W3 g2 \3 ~8 H+ Y

    329118722.pdf

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    UJES1-14610182.pdf

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    超級狗
    cn0407.pdf 這篇（文檔在二樓）應該挺有幫助的！  详情 回复 发表于 2025-8-14 16:26
    超級狗
    UJES1-14610182.pdf 這篇有提到（文檔在二樓），單層屏蔽纜線（Coaxial Cable）和雙層屏蔽纜線（Triaxial Cable）漏電流（Leakage Current）的差別。  详情 回复 发表于 2025-8-14 16:05

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    超級狗

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    3#
    发表于 2025-8-13 17:25 | 只看该作者
    踢哀（TI）技術文檔5 i8 E4 ~" y9 P
    Building a Stable DAC External Reference Circuit- h0 j: A) O; K+ `2 n/ r
    " F! j4 w; S+ g' c6 q. q( g
    , e5 c# F3 w& A# @

    slaa172.pdf

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    超級狗

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    4#
    发表于 2025-8-13 17:59 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2025-8-14 08:42 编辑
    . _7 l- K  L$ R. v5 p; U( F, B; ~
    : D. ^' E9 Q5 A  H, y% S! Z' ^這篇不知是否有用？! A/ \% S; I/ n) Q' u9 ]2 w
    , J- v, G0 M% Q
    Picoampere Streaming Current Measuring Unit for a Microchip Biosensor+ A* P, _( J8 a1 O0 X" _2 ?5 H
    + b* q6 |9 s& e4 ~1 v
    你看它的電路都用    鐵盒罩起來，以避免外來的干擾；還用乾電池當電源！
    4 j1 w, M+ P& `0 a$ A' ]- H0 |9 D    / j+ x  s7 L! [. K% S& r5 a2 Y
      s+ ]9 o' s& ]% E) C

    Picoampere Streaming Current Measuring Unit for a Microchip Biosensor.jpg (26.58 KB, 下载次数: 7)

    Picoampere Streaming Current Measuring Unit for a Microchip Biosensor.jpg

    Picoampere Streaming Current Measuring Unit for a Microchip Biosensor.part1.rar

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    Picoampere Streaming Current Measuring Unit for a Microchip Biosensor.part2.rar

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    超級狗
    這個方案有一個坑： 它的驗證方式是定電流量測（Constant Current Measurement），時間是 45 秒。 4.3 Constant current measurements An Agilent B1500A was used to supply a constant input current to the  详情 回复 发表于 2025-8-14 15:47
    超級狗
    這裡還有一個號稱能量到 10fA 的，附設計指導及原理圖。  详情 回复 发表于 2025-8-14 13:50

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    超級狗

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    5#
    发表于 2025-8-14 08:05 | 只看该作者
    ADI 高精度、低噪聲 LDO 方案
    5 J( j  m3 T0 ]/ J2 r- z7 v
    - X' j6 T4 \/ L  O) n- I* P, X

    ADI Low Noise LDO.pdf

    2.29 MB, 下载次数: 4, 下载积分: 威望 -5

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    SEPIC
    确实不该寄希望于论坛，不过这里有热心的狗老师，您也没让我失望，感谢狗老师的检索与奉献  详情 回复 发表于 2025-8-14 10:00

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    SEPIC
  • TA的每日心情
    慵懒
    2024-6-24 15:11

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    [LV.1]初来乍到
    6#
     楼主| 发表于 2025-8-14 10:00 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2025-8-14 08:05
    7 e$ b6 }$ B7 K- M; H4 yADI 高精度、低噪聲 LDO 方案

    ; Y" m! b" e; ]! m6 F* C$ _确实不该寄希望于论坛，不过这里有热心的狗老师，您也没让我失望，感谢狗老师的检索与奉献$ E; d) R9 W% r5 Z# m  `8 F9 z$ _

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    参与人数 1威望 +5 收起 理由
    超級狗 + 5 能問一下這是學術研究，還是產品開發嗎？

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    myiccdream

    该用户从未签到
    7#
    发表于 2025-8-14 11:21 | 只看该作者
    你这个电路 可不可以用继电器在上电的时候把输入端强行接到GND 以后，ADC读一个漂移值 做为基准( W) Q* S9 M# r( N$ H7 ~
    读完以后，在把继电器切到正常的输入端去，然后每次ADC采样到的值 减去基准值

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    超級狗
    谢谢分享！: 5
    如果信號低於環境噪聲，每次做扣除時信號會被一起減掉。@_@!!!  发表于 2025-8-14 11:37

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    参与人数 1威望 +5 收起 理由
    超級狗 + 5 pA 級的量測很恐怖的！

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    蹦蹦
  • TA的每日心情
    开心
    2022-4-18 15:50

    • 签到天数: 7 天

    [LV.3]偶尔看看II
    8#
    发表于 2025-8-14 11:59 | 只看该作者
    想问一下你这个pA级别电流是光照射在光电二极管上面产生的吗

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    超級狗 + 5 力圖「普渡眾生」獎勵！

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    myiccdream

    该用户从未签到
    9#
    发表于 2025-8-14 12:02 | 只看该作者
    本帖最后由 myiccdream 于 2025-8-14 12:04 编辑
    / s" G) e3 V' q+ L
    , j- `. s" n) g  z; D, iPA级别的确实没做过，但是狗哥你说“信號低於環境噪聲，每次做扣除時信號會被一起減掉”，这个有点理解不聊
    ! D- L5 u% D4 y0 U' y3 X  V前端电路 或者 电路本身不能把环境噪声处理干净，难道指望 从 ADC采样的数据 中 ，用算法恢复出 信号？6 [3 Q/ r  \! E/ i' U
    如果不考虑这个环境噪声的问题， 只考虑 每次失调电压/电流/电压不一样，那就是每次上电校正一次最合适

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    谢谢分享！: 5.0
    超級狗
    哥別動怒！大家討論交流。樓主會來論壇問，推測上也是業餘選手。你看四樓的圖片，就是業餘選手搞出來的，是否有真的實現都還不知道。樓主之前的ˋ貼文是想量到 10pA 以下，這不是一般業餘選手做得出來的。>_<!!!   发表于 2025-8-14 13:17
    超級狗
    谢谢分享！: 5
    「电路本身不能把环境噪声处理干净，难道指望 从 ADC采样的数据 中 ，用算法恢复出 信号？」，狗弟說的正是這個，用講的都很簡單，實作的時候就知道了！^_^  发表于 2025-8-14 12:57

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    超級狗 + 5 無懼艱難最佳獎項！

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    超級狗

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    10#
    发表于 2025-8-14 13:50 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2025-8-13 17:59
    3 `2 g) h1 t* }1 ]6 u0 A這篇不知是否有用？4 r% B1 B& ?% n+ }2 \3 n
    3 f! N" |# C9 N1 B; G
    Picoampere Streaming Current Measuring Unit for a Microchip Biosensor
    + r( c" E" I4 G8 M+ ^8 ]
    這裡還有一個號稱能量到 10fA 的，附設計指導及原理圖。
    2 J9 `, ^- c+ k- h( f9 s
    ( g! W$ n3 q4 P, b9 x$ i. `! p

    Design and Development of a Low-Cost Handheld Picoammeter.pdf

    1.8 MB, 下载次数: 4, 下载积分: 威望 -5

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    超級狗

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    11#
    发表于 2025-8-14 15:47 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2025-8-13 17:593 ?# w1 `% B- i& G% n% I
    這篇不知是否有用？  N0 f2 E5 q0 ?0 D1 Z

    0 g6 J9 Z5 F. b  R: L1 `0 FPicoampere Streaming Current Measuring Unit for a Microchip Biosensor

    ( C; v: `) i. Z+ ?. [. p. `  U/ M這個方案有一個坑：
      {  s; K6 j' b& v8 ^3 K" W它的驗證方式是定電流量測（Constant Current Measurement），時間是 45 秒。
    / o5 V5 q, G' a1 |) n$ }! F  L! {! e$ F$ V2 t
    4.3 Constant current measurements
      y# n. A8 H1 ~. O( UAn Agilent B1500A was used to supply a constant input current to the picoammeter for approximately 45 seconds.* q* _2 k5 B) Z$ J6 S# y

    - C* v; _/ W; f$ R( g8 N) Z8 c樓主的電路還有過零偵測（Zero Crossing Detection），事情可能沒有我們這群憨人所想的簡單。
    ! i" R3 w/ D/ z% N/ Q. o" o3 P1 y7 [
    . U( V$ _3 B, k+ |: z& l5 U; a, @; x
    " a  p6 {! Y- v

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    超級狗

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    12#
    发表于 2025-8-14 16:05 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2025-8-13 17:20. n% `& [# O& A$ w  P2 R
    開卷有益！

    2 w3 i$ D6 ^1 V. g) l! [; R9 ]& D3 wUJES1-14610182.pdf! w/ G6 `. c% g' n

    7 Q0 c$ K/ a) v2 D2 R) O1 _這篇有提到（文檔在二樓），單層屏蔽纜線（Coaxial Cable）和雙層屏蔽纜線（Triaxial Cable）漏電流（Leakage Current）的差別。
      E4 _! Q: H$ R, @% i9 l: a, ?; n" b6 g4 o( W7 D- G; v

    Cable Effect for pico Ampere Measurement.jpg (73.08 KB, 下载次数: 5)

    Cable Effect for pico Ampere Measurement.jpg

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    超級狗

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    13#
    发表于 2025-8-14 16:26 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2025-8-14 17:55 编辑
    ; `1 P! x. I; q
    超級狗 发表于 2025-8-13 17:20
    ! k# W1 l9 R( L$ ]- e+ I開卷有益！

    # @, m$ c& E3 I8 ?# j, v: Xcn0407.pdf3 r4 a& M; B* e, Y3 E" f
    ) T* z( z- g0 [3 M/ ]1 W5 y- b
    這篇（文檔在二樓）應該挺有幫助的！+ _" Q1 B" P- ~& U; ]5 F( ^% m( s

    ) i7 H& Q% p% `! `, g$ N有開發板及參考設計可買。- E0 q! ]2 s- b; `( X
    $ O9 t8 Q: ]5 s% G" ^. L5 q4 y' O
    " {" I+ u$ A8 Z  m* B

    CN0407.jpg (79.08 KB, 下载次数: 3)

    CN0407.jpg

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    超級狗
    夭壽喔～你們看這規格！ Low input bias current ► ±20 fA maximum at TA = 25°C (guaranteed at production test) ► ±20 fA maximum at −40°C < TA < +85°C ► ±250 fA maxim  详情 回复 发表于 2025-8-14 18:03

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    超級狗

    该用户从未签到
    14#
    发表于 2025-8-14 18:03 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2025-8-14 18:04 编辑
      X+ ~( Q( R3 e
    超級狗 发表于 2025-8-14 16:26
    : \3 D& |/ E9 ], y. h2 v% K( j0 Rcn0407.pdf7 s. Z9 @8 N2 ~. D

    $ a- A/ _6 v; L& U0 y: L+ Q這篇（文檔在二樓）應該挺有幫助的！

    ; k9 U+ [* K  t; r- A0 m- ]: x5 f% r* `$ y6 _
    夭壽喔～你們看這規格！, k9 u4 M( Q  w6 c5 h/ g  r
    - Q1 I" U' K) |, X8 w+ U8 w
    ADI ADA4530-1
    6 U3 |. }* p! ?6 @/ H- N" iLow input bias current
    , v% o) g3 d4 Z7 \► ±20 fA maximum at TA = 25°C (guaranteed at production test)
    9 I4 @; K2 E; g1 v: ~+ `/ I1 M$ N2 P► ±20 fA maximum at −40°C < TA < +85°C
    # S9 I( E4 E/ p: Q4 c6 H: b& B► ±250 fA maximum at −40°C < TA < +125°C (guaranteed at production test)( l# g: t" \" i# U5 H

    ; L, p4 L% E, q0 O  W" ~
    ! ]/ ]2 j& \, @* {) V1 V$ p

    ADI ADA4530-1.pdf

    4.32 MB, 下载次数: 0, 下载积分: 威望 -5

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    SEPIC
    可以，赏黄马褂，黑 丝 袜  发表于 2025-8-20 09:24
    再见海贼王
    路过看看神仙怎么打架的  详情 回复 发表于 2025-8-15 15:29

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    再见海贼王

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2025-8-15 15:29 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2025-8-14 18:03
    $ z. r7 T' f0 @' t& S1 w夭壽喔～你們看這規格！  k7 y9 f/ m# ^) P$ I7 ^
      S0 v9 M) f2 R% Y. [" w
    ADI ADA4530-1
    2 x# N. n+ c2 w
    路过看看神仙怎么打架的

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    谢谢分享！: 5.0
    超級狗
    谢谢分享！: 5
    你最好閃遠些，這論壇偶有中國內戰發生。^_^  发表于 2025-8-16 17:34

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    超級狗 + 5 海賊打家劫舍，乃論壇共同之敵人！

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