輸入失調電流

單片運放的製造工藝趨於使電壓反饋運放的兩個偏置電流相等，但不能保證兩個偏置電流相等。在電流反饋運放中，輸入端的不對稱特性意味着兩個偏置電流幾乎總是不相等的。這兩個偏置電流之差為輸入失調電流IOS，通常情況下IOS很小。

温度的高精度測量一直是自動氣象站採集器的關鍵技術。多路選擇器CD4052在採集器温度測量電路設計中廣泛使用，但其失調電流及其温度特性對採集器温度測量的影響一直缺乏研究。針對多路選擇器CD4052存在較大失調電流問題，研究了採集器在實現對温度傳感器PT100温度採集時的誤差。結果表明：CD4052失調電流對採集器的温度測量誤差影響較大，且誤差大小與環境温度有很大關係。結果對數據採集器的研製及補償提供了理論依據和工程應用價值。

自動氣象站數據採集器温度通道通常須同時採集氣温、草面 /雪面温、地表温、淺層地温和深層地温，通常需要採用多個類型相同的温度傳感器採集不同對象的温度。自動氣象站採用HMP45D温濕度傳感器，採用HMP45D中的PT100鉑電阻温度傳感器測量不同對象温度，温度測量範圍是－50～50℃ 。而採集器內部不可能針對每一路傳感器均採用獨立的温度測量電路。大多數採集器採用的設計方案是多路温度傳感器共用信號放大電路和A/D轉換電路，通過前端加入模擬開關( 雙四選一模擬開關CD4052) 來達到測量不同傳感器的目的。

自動氣象站採集器温度測量通道的原理。系統由恆流源、CD4052多路選擇器、儀表放大器( OPA) 、高精度 A/D變換器、温度傳感器組和控制器等組成。恆流源輸出電流過大時PT100會有自熱效應，電流過小則測量誤差較大，因此恆流源值通常選擇在125μA～1mA之間。恆流源輸出由控制器控制模擬開關CD4052選擇某一通道鉑電阻進行温度測量。當某一通道被選擇後，該通道的模擬開關閉合，恆流源電流流過該通道的鉑電阻，鉑電阻兩端產生電壓。儀表放大器將通過電子開關CD4052的鉑電阻電壓信號放大，送至高精度的A/D轉換器進行模數轉換，控制器讀取A/D轉換值，計算得到電阻值和對應温度。被測温度變化時，鉑電阻的阻值也發生變化，從而導致電壓變化。該温度測量方法的校準方法是利用兩組標準電阻 ( 通常選擇80.31和119.34Ω) 通過電子開關 CD4052切換到測量電路，得到測量電路的線性變換方程。該方法的優點是利用標準電阻校準了測量通道誤差，包括CD4052的失調電流誤差，但其並不能解決在環境温度變化時，CD4052的失調電流變化帶來的影響。大量試驗結果表明，環境温度變化對温度測量影響是非常大的，有些廠家的採集器甚至在環境温度為50℃時温度測量誤差達到0.8℃ ，遠遠超出了允許範圍。因此，分析CD4052的漏電流和温度特性是非常有必要的。

隨着CMOS器件尺寸的減小，MOSFET按等比例縮小原則使得電路電源工作電壓越來越低，運放能夠處理的最大信號幅度越來越小，信噪比降低 ^[1]  。

而且特殊的應用場合如作為輸入電壓大範圍變化的的跟隨器時，運放都需要具有軌到軌輸入輸出的特性。但是傳統的運放一般不同時支持軌到軌輸入輸出和高精度的特性，因此研究一種高精度軌到軌輸入輸出運算放大器是具有重要意義的。對比分析 CMOS和BJT器件的噪聲與失配特性，指出了 BJT晶體管在低噪和低失配。

結合運放大信號參數、小信號參數、精度分析和PVT(Process Verification Test)穩定性分析指出運放一般架構、設計流程與各參數之間的聯繫。軌到軌輸入輸出級的實現進行闡述，分析交叉導通法、1倍電流鏡法和溢出電流恆定跨導法的軌到軌輸入級，介紹了常見AB類輸出級的實現方式。

測試大輸入範圍的ADC電路，綜合考慮測試機的輸出信號能力以及ADC輸入範圍要求,設計出合適的放大電路來擴展ATE輸出信號範圍，並且根據噪聲分析理論以及ADC電路參數測試對運放性能的要求選擇前端驅動放大器 ^[2]  。