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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。

關鍵詞： 运算放大器电流检测斩波技术自调零技术

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.

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(fā)揮著重要的作用。隨著科學技術的發(fā)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(tǒng)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(chǎn)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(huán)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(tǒng)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(huán)電流采樣電路，其中運放采用了失調穩(wěn)定結構、斬波技術、自調零技術以及閉環(huán)負反饋技術降低失調電壓。失調穩(wěn)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(yè)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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