在本文中，我們將通過探索一個 LTspice 電路來繼續討論，該電路可以幫助我們預測失調電壓變化將如何影響電路性能。

分析失調電壓分布

這是我在上一篇文章末尾展示的 LTspice 原理圖：

我通過添加一個與每個運算放大器的同相輸入端子串聯的電壓源，將偏移電壓加入到電路中。

我想創建一個類似于 AD8606 精密運算放大器報告的分布的失調電壓分布，為此，我為 Vos1 和 Vos2 指定了 20 μV 的典型值，并向該典型值添加了一個高斯變量。

傳遞給gauss函數的參數是標準偏差，因此我創建了兩個直流電壓源，其值根據正態分布隨機變化，平均值為 20 μV，標準偏差為 50 μV。

我們需要確認 LTspice 產生的分布與 AD8606 測得的失調電壓分布一致。為此，我將模擬電路，繪制 Vos1 值，將它們保存到文件中，將它們導入 Excel，然后檢查直方圖。

請注意，在下面的示意圖中，我更改了“.measure”語句，以便它記錄 Vos1 的值而不是負載電流。

如果我打開 SPICE 錯誤日志，右鍵單擊并選擇“Plot .step‘d .meas data”，我會得到以下圖：

生成直方圖

我現在可以通過右鍵單擊并選擇“文件”-》“將數據導出為文本”來保存這些數據。我將此數據導入 Excel，我有 500 個不同的偏移電壓值：

首先，讓我們檢查均值和標準差，以確保它們與應有的值相似，即 20 μV 和 50 μV。

這很好；平均值為 23.9 μV，標準偏差為 48.7 μV。如果模擬包含大量運行，實際值將更接近預期值。例如，運行 4000 次時，平均值為 20.8 μV，標準偏差為 50.6 μV。

現在讓我們看一下直方圖：

樣本大小為 500 時，我們肯定不會得到完美的正態分布，但是當我將基本特征與 AD8606 分布（如下所示）的特征進行比較時，我很滿意。

繪圖取自 AD8606 數據表。圖片由ADI 公司提供

仿真結果

在執行模擬之前，我將“.measure”語句恢復到其原始狀態，即“.measure I_OUT avg I（Rload）”。預期負載電流為 1 mA。我首先在 Vos1 和 Vos2 源設置為零的情況下運行模擬；以下是 500 次運行的模擬負載電流值：

每次運行的負載電流都相同，這并不奇怪，因為沒有參數發生變化，因此每次運行都具有完全相同的電路。我們還觀察到運算放大器組件中內置了某種非理想行為，因為模擬負載電流為 999.977 μA 而不是 1 mA。所以我們從負方向的 23 nA 誤差開始。

以下是包含偏移電壓行為時的結果：

我們可以從初步檢查中看出，影響并不是災難性的。平均輸出電流略有變化，我們與平均值的最大偏差約為 3 μA。

Excel 中的分析表明平均輸出電流為 1.00068 mA。在最壞情況下的誤差（相對于1mA的理論值）為3.5μA在正方向和2.4μA在負方向。

這些絕對是很小的誤差，但它們對電路中的整體誤差的貢獻并不小，尤其是當我們將它們與電阻容差和溫度的影響進行比較時：

在之前的一篇文章中，我們通過將所有電阻器置于 0.1% 的容差范圍內并將工作溫度從 –40°C 改變到 +125°C，產生了大約 +5 μA/–10 μA 的最大偏差。僅偏移電壓就產生了 +3.5 μA/–2.4 μA 的最大偏差。

我們還必須記住，AD8606 的失調電壓性能非常好。目前生產的許多運算放大器具有比 AD8606 更高的失調電壓。

結論

我們使用直流電壓源和 LTspice 的高斯函數來模擬運算放大器的輸入失調電壓對壓控電流源精度的影響。我們看到，即使電路是圍繞用于高精度應用的運算放大器構建的，偏移電壓對整體輸出誤差的貢獻很小但不可忽略。
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