一種應用于電流檢測的低失調運算放大器設計
電子技術應用
李新1，俞晨1，楊森林2
1.沈陽工業大學 信息科學與工程學院；2.深致芯微電子（上海）有限公司
摘要： 針對電流檢測對運算放大器性能的要求，提出一種新型低失調運算放大器電路。采用低失調運放、PMOS管和電阻構成閉環電流采樣電路，整個運放電路由主運放和輔助運放構成，主運放構成的高頻通路控制電路帶寬，輔助放大器低頻通路利用斬波技術以及自調零技術降低電路失調。基于東部高科180BCD工藝對電路進行仿真，仿真結果表明，溫度為27 ℃，輸入失調電壓穩定在9 μV，運放增益為95.50 dB，增益帶寬積為28.2 MHz，相位裕度在76.6°以上，CMRR的值為148 dB，PSRR的值大于116 dB。該電路可用于高側電流檢測。
中圖分類號：TN402 文獻標志碼：A DOI: 10.16157//j.issn.0258-7998.246100
中文引用格式： 李新，俞晨，楊森林. 一種應用于電流檢測的低失調運算放大器設計[J]. 電子技術應用，2025，51(5)：5-9.
英文引用格式： Li Xin，Yu Chen，Yang Senlin. Design of a low offset operational amplifier for current detection[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：5-9.
中文引用格式： 李新，俞晨，楊森林. 一種應用于電流檢測的低失調運算放大器設計[J]. 電子技術應用，2025，51(5)：5-9.
英文引用格式： Li Xin，Yu Chen，Yang Senlin. Design of a low offset operational amplifier for current detection[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：5-9.
Design of a low offset operational amplifier for current detection
Li Xin1，Yu Chen1，Yang Senlin2
1.School of Information Science and Engineering， Shenyang University of Technology； 2.Shenzhixin Microelectronics （Shanghai） Co.， Ltd.
Abstract： Aiming at the requirement of current detection for operational amplifier performance, a new low offset operational amplifier circuit is proposed. The closed-loop current sampling circuit is composed of low-loss op-amp, PMOS tube and resistor. The whole op-discharge route is composed of main op-amp and auxiliary op-amp. The high frequency path composed of main op-amp controls the circuit bandwidth, the auxiliary amplifier low-frequency path uses chopper technology and self-zeroing technology to reduce the circuit offset. The circuit was simulated based on the 180BCD process. The simulation results show that the temperature is 27 ℃, the input offset voltage is stable at 9 μV, the operation amplifier gain is 95.50 dB, the gain bandwidth product is 28.2 MHz, the phase margin is more than 76.6°, the CMRR value is 148 dB, and the PSRR value is more than 116 dB. The circuit can be used for high measurement current detection.
Key words : operational amplifier；current detection；chopper technology；self-zero technology
引言
在電子設備中，電流檢測電路發揮著重要的作用。隨著科學技術的發展，運算放大器作為一種關鍵的元件被廣泛地應用于電流檢測電路中，尤其是各類電子測量和控制系統中。電流檢測電路分為高側電流檢測電路和低側電流檢測電路，與低側電流檢測相比，高側電流檢測不會產生接地干擾，分流電阻不再直接接地，可以檢測出負載對地短路的情況。為了得到高精度的電流測量結果，通常采用固有失調較低的運算放大器，設計合適的低失調運算放大器對高精度電流檢測具有重要意義。
針對電流檢測電路的需要，各種低失調運放被提出。李思涵等提出了一種低閃爍噪聲、低失調CMOS運算放大器設計，利用斬波有效地降低了失調，但其閉環帶寬略小[1]。張芳玲等提出了一種基于負反饋技術的嵌套式直流失調消除電路，與傳統技術相比DCOC面積減小近一半、帶寬有所改善，其失調電壓有所增加[2]。楊永暉等提出一種低失調軌到軌運算放大器，輸入和輸出擺幅得到了很大的提升，但是失調電壓還有改進空間[3]。
針對上述問題，本文提出一種應用于電流檢測的新型低失調運放。其結構為低失調運放、MOS管和電阻構成的閉環電流采樣電路，其中運放采用了失調穩定結構、斬波技術、自調零技術以及閉環負反饋技術降低失調電壓。失調穩定結構可以提高帶寬，有效降低失調，而利用斬波技術和自調零技術[4]可以進一步降低失調。失調電壓可以達到10 μV以下。
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作者信息：
李新1，俞晨1，楊森林2
（1.沈陽工業大學 信息科學與工程學院，遼寧 沈陽 110870；
2.深致芯微電子（上海）有限公司，上海 201203）
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