一种应用于电流检测的低失调运算放大器设计
电子技术应用
李新1，俞晨1，杨森林2
1.沈阳工业大学 信息科学与工程学院；2.深致芯微电子（上海）有限公司
摘要： 针对电流检测对运算放大器性能的要求，提出一种新型低失调运算放大器电路。采用低失调运放、PMOS管和电阻构成闭环电流采样电路，整个运放电路由主运放和辅助运放构成，主运放构成的高频通路控制电路带宽，辅助放大器低频通路利用斩波技术以及自调零技术降低电路失调。基于东部高科180BCD工艺对电路进行仿真，仿真结果表明，温度为27 ℃，输入失调电压稳定在9 μV，运放增益为95.50 dB，增益带宽积为28.2 MHz，相位裕度在76.6°以上，CMRR的值为148 dB，PSRR的值大于116 dB。该电路可用于高侧电流检测。
中图分类号：TN402 文献标志码：A DOI: 10.16157//j.issn.0258-7998.246100
中文引用格式： 李新，俞晨，杨森林. 一种应用于电流检测的低失调运算放大器设计[J]. 电子技术应用，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，杨森林. 一种应用于电流检测的低失调运算放大器设计[J]. 电子技术应用，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
在电子设备中，电流检测电路发挥着重要的作用。随着科学技术的发展，运算放大器作为一种关键的元件被广泛地应用于电流检测电路中，尤其是各类电子测量和控制系统中。电流检测电路分为高侧电流检测电路和低侧电流检测电路，与低侧电流检测相比，高侧电流检测不会产生接地干扰，分流电阻不再直接接地，可以检测出负载对地短路的情况。为了得到高精度的电流测量结果，通常采用固有失调较低的运算放大器，设计合适的低失调运算放大器对高精度电流检测具有重要意义。
针对电流检测电路的需要，各种低失调运放被提出。李思涵等提出了一种低闪烁噪声、低失调CMOS运算放大器设计，利用斩波有效地降低了失调，但其闭环带宽略小[1]。张芳玲等提出了一种基于负反馈技术的嵌套式直流失调消除电路，与传统技术相比DCOC面积减小近一半、带宽有所改善，其失调电压有所增加[2]。杨永晖等提出一种低失调轨到轨运算放大器，输入和输出摆幅得到了很大的提升，但是失调电压还有改进空间[3]。
针对上述问题，本文提出一种应用于电流检测的新型低失调运放。其结构为低失调运放、MOS管和电阻构成的闭环电流采样电路，其中运放采用了失调稳定结构、斩波技术、自调零技术以及闭环负反馈技术降低失调电压。失调稳定结构可以提高带宽，有效降低失调，而利用斩波技术和自调零技术[4]可以进一步降低失调。失调电压可以达到10 μV以下。
本文详细内容请下载：
https://www.chinaaet.com/resource/share/2000006517
作者信息：
李新1，俞晨1，杨森林2
（1.沈阳工业大学 信息科学与工程学院，辽宁 沈阳 110870；
2.深致芯微电子（上海）有限公司，上海 201203）
此内容为AET网站原创，未经授权禁止转载。