Precisie OpAmp architecturen

De ene OpAmp is zeker de andere niet

Alhoewel er geen twijfel over bestaat dat bij operationele versterkers (OpAmp’s) met een hogere nauwkeurigheid de noodzaak om een systeem te kalibreren tijdens de productie of in het veld kan komen te vervallen, moeten ontwerpers nog steeds bepalen welke architectuur met lage offset het meest geschikt is voor een specifieke toepassing. Voor het kiezen van de juiste OpAmp moeten de voor- en nadelen van elke architectuur worden beoordeeld. Dit artikel gaat in op de pro’s en contra’s van OpAmp’s die gebruik maken van afregeling met behulp van een EPROM of laser, automatische nulpuntinstelling en kalibratie op de chip.

Bij een precisie, ofwel zeer nauwkeurige OpAmp wordt altijd de een of andere vorm van correctie van de ingangs-offsetspanning geïmplementeerd. De ingangs-offsetspanning is het spanningsverschil tussen de inverterende en niet-inverterende ingangen van de versterker die kan variëren van microvolts tot millivolts. Hoe goed de ingangstransistoren van de versterker op elkaar zijn afgestemd (gepaard), bepaalt grotendeels de mate van offset. Naast de initiële ingangs-offsetspanning kunnen ook andere oorzaken het gedrag van deze foutspanning beïnvloeden, waaronder veranderingen in de common-mode spanning, de voedingsspanning, de uitgangsspanning, de temperatuur en zelfs de tijd. Afhankelijk van de toepassing kunnen deze externe omstandigheden mede bepalen wat de beste versterkerarchitectuur voor een bepaalde toepassing is.

Afregeling met een EPROM
Een aantal precisie OpAmp’s maakt gebruik van niet-vluchtige EPROM zekeringen om de ingangs-offsetspanning te corrigeren. In veel gevallen wordt dit uitgevoerd in de behuizing tijdens de uiteindelijke testfase en dit is een bijzonder goedkope methode om een versterker te realiseren met een lage initiële offsetspanning. Omdat de versterker wordt afgeregeld na de assemblage, kunnen ook offsets die het gevolg zijn van de assemblage worden gecorrigeerd. Een ander voordeel van deze architectuur is dat de versterker door de fabrikant wordt afgeregeld, zodat de gebruiker naderhand niets meer hoeft af te regelen. Het nadeel is echter dat de EPROM zekeringen ruimte op de chip innemen en daardoor zullen met behulp van een EPROM afregelde componenten niet beschikbaar zijn in ultrakleine behuizingen. Net als bij een versterker voor algemene toepassingen is deze architectuur gevoelig voor omgevingsinvloeden, zoals de temperatuur, alsook voor veranderingen in de common-mode spanning of de voedingsspanning.

Voor het complete artikel klikt u hier