電阻器分壓器漂移：什么時(shí)候 5ppm + 5ppm = 5 ppm

如果您有一個(gè)分壓器，其中每個(gè)電阻器支持 5 ppm/°C 的漂移，那么最差情況的漂移是多少?這是我最近研究低漂移電流傳感參考設(shè)計(jì) (TIPD156) 時(shí)向我同事提出的一個(gè)既定觀點(diǎn)的問(wèn)題(當(dāng)然，是在我已經(jīng)得出答案之后提出的)。“顯而易見”的答案是 10ppm/°C。真正的答案其實(shí)只有 5ppm/°C，但必須是在分壓器分壓比是 ? 的時(shí)候。讓我們來(lái)深入了解一下這個(gè)并非顯而易見的明顯問(wèn)題的答案。

圖 1 是一款分立式解決方案，其提供一個(gè)參考電壓 (VREF) 和基于 R1與 R2比值的偏置電壓 (VBIAS)。

圖 1：雙參考分立式拓?fù)?/p>

這時(shí)很“顯然”電阻器分壓器的整體漂移是 (5 ppm/°C) + (5 ppm/°C) = 10 ppm/°C。為進(jìn)行確認(rèn)，我進(jìn)行了仿真。圖 2 是TINA-TI仿真的結(jié)果，其中 R2向正方向漂移，R1向負(fù)方向漂移，溫度變化是 100°C。

圖 2：R1 和 R2 漂移后的 Vbias

計(jì)算得出的增益誤差是 0.05%(500 ppm 或 5.0 ppm/°C)。這是一個(gè)電阻器的漂移，而非它們的和!

現(xiàn)在，我們看一下常見分壓器電路的增益比率，并將其按公式 (1) 重新整理。

其中

a 是 R1與 R2之比，最終與該電路的增益有關(guān)。例如，如果 α=1，增益是 ?。那么，α→0 時(shí)，增益 →1。同樣，α→∞ 時(shí)，增益 →0。

不同溫度的電路實(shí)際增益將取決于電阻器的漂移，在公式 (3) 中用 δ 表示。為了與仿真一致，R2按正方向漂移，R1按負(fù)方向漂移。

公式 (4) 可計(jì)算增益誤差。為了簡(jiǎn)單起見，沒(méi)有將其轉(zhuǎn)化成百分比(如果您想轉(zhuǎn)化，只需乘以 100，但在轉(zhuǎn)換為 ppm 時(shí)要注意)。

使用公式 (1) 至 (3)，公式 (4) 可簡(jiǎn)化為：

請(qǐng)注意，增益誤差由漂移 (δ) 和電路增益(與 α 有關(guān))決定。此外，如果 α=1(電路增益 =?)，增益誤差可簡(jiǎn)化為 δ，這正好是仿真顯示的結(jié)果!

圖 3 是該設(shè)計(jì)增益誤差與電路增益的對(duì)比圖(5ppm/°C 的電阻器漂移，或 100°C 溫度下的 500ppm 總漂移)。注意，當(dāng)電路增益是 ? 時(shí)，增益誤差是 500ppm。還請(qǐng)注意，隨著電路增益增加，增益誤差會(huì)減小，反之亦然。

總之，分壓器的漂移與預(yù)期不同。它不是簡(jiǎn)單的相加，而是取決于電路的增益。所以，您下次設(shè)計(jì)電路時(shí)，如果再得出一個(gè)“顯而易見”的結(jié)論，您可能希望采用TINA-TI來(lái)核實(shí)一下!