一种便于实现的放大器偏置电流Ib测量方法与仿真

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本篇介绍一个种不依赖昂贵检测设备的偏置电流测试方法，同时配合 LTspice 仿真增强理解。工程师可以在普通实验室环境中，根据该方法调整放大器局部电路实现偏置电流的准确测量。
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如图 2.36 为 ADA4077 的偏置电流测试电路，R1、R2 是串联在放大器输入端的 1MΩ电阻，用于感应 Ib+与 Ib-，通过控制开关 S1 和 S2 通断的状态，分别测量 Vos、Ib+、Ib- 单独或者组合情况下，作为激励产生相应的输出直流噪声,进而计算出 Ib+、Ib-，并最终得到 Ib 及 Ios，测试操作如下：

图 2.36 偏置电流测试电路
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步骤一，测试放大器的输入失调电压对输出直流误差电压的应影响。将开关 S1 和 S2 全部闭合，由于兆欧级电阻 R1,R2 被开关短路，Ib- 流经 R3、Ib+流经 R5 所引起的误差电压相比于失调电压误差通常小于 1%。因此，近似认为该状态下测量的放大器输出电压 Vo1 是由输入失调电压 Vos 所导致，关系如式 2-18。

如图 2.37，Vo1 瞬态分析结果为 -34.347mV，由于 Gn 为 1001，代入式 2-18 计算 Vos 为 -34.347μV。

图 2.37 ADA4077 Vos 导致的输出直流误差电压仿真结果
   

步骤二，打开开关 S2，开关 S1 保持闭合，此时待测放大器的 Ib+流入 R2，在放大器的同相输入端形成一个附加失调电压 VIb+，它与放大器 Vos 共同在电路噪声增益的作用下，产生输出直流误差电压为 Vo2，如式 2-19。

Ib+的电流流向为: 地 ->R5 并联 R6->R2->ADA4077 同相输入端，计算 Ib+如式 2-20。

如图 2.38，Vo2 瞬态分析结果为 -710.009mV，代入式 2-19 可计算 VIb+为 -0.76495mV。再将 VIb+代入式 2-20，计算 Ib+为 0.6756nA。

图 2.38 ADA4077Vos 与 Ib+导致的输出直流误差电压仿真结果

步骤三，闭合开关 S2，打开开关 S1，Ib- 在 R3 与 R1 连接端形成另一个附加失调电压 VIb-，它与放大器的 Vos 共同在电路噪声增益的作用下，产生输出直流误差电压为 Vo3，如式 2-21。

Ib- 的电流流向为 VIb->R1->ADA4077 反相相输入端，可得式 2-22。

如图 2.39， Vo3 瞬态分析结果为 307.316mV，代入式 2-21 得到 VIb- 为 0.34166mV。再将 VIb- 代入式 2-22，计算得到 Ib- 为 0.341663nA。

图 2.39 ADA4077Vos 与 Ib- 导致的输出直流误差电压仿真结果

将 Ib-、Ib+代入式 2-11、2-12，计算 ADA4077 的输入偏置电流、失调电流分别为：

对照图 2.2，仿真计算结果在 ADA4077 输入偏置电流，失调电流的范围中。

图 2.2 ADA4077 偏置电流等静态参数

该测试方法是包括失调电压测量与偏置电流测量。所以，偏置电流实际测量的中同样需要注意的供电电源的清洁等问题（参考《放大器 Vos 失调电压的测试与处理方法》），避免在测试中因为操作不当引入误差。

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调整放大器局部电路实现偏置电流的准确测量

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工程师可以在普通实验室环境中，根据该方法调整放大器局部电路实现偏置电流的准确测量