失调电压（一）运放失调对基准源的影响

[闲言碎语]很久没记录了，干不完的活啊一天天的，下定决心以后就算再忙也要为自己争取点小空间，一来人的精气神和力气都是有限的，二来就算不是休息看看书逛逛论坛也是有益的。昨晚做比赛又是四五点，睡起来脑袋疼了一天，想着起码看看ppt，会议一下项目，毕竟明天下午要面试，无奈脑袋晕晕根本没有生产力。遂决定明天裸着上吧，dbq明天面试我的前辈，实在是，干活干麻了。
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为什么要记录记录失调电压？今天在某个群里看到有同学说有看到硕士毕业论文做基准竟然没仿运放Vos的，有点小震惊。目前我的个人看法是，对基准来说失调电压可以被看做最难受的点，假如失调电压跟温度无关，好那TO出来，测试发现27C下有片子高了10mV，那对于电流模式的基准电压源来说，自然可以选择直接去修调输出电压的精度，即将整个曲线向下平移一下；但是对于常规的电压模式基准来讲，Vref=VBE+MdeltaVBE，当我们发现Vref高10mV时，第一反应就是去减小M使得Vref在27C下减小到1.2V，但此时由于M的变化导致整个的温度曲线一定是变成负温曲线，温漂严重增加。因此才有我们经常会做的一件事：两点修调。也因此今年的那篇单点修调的JSSC我觉得确实厉害。
1、关于电压模式基准源的offset分析，我觉得只需要记两个点：
（1）Vref=VBE+M(deltaVBE+Vos(op))=VBE+MdeltaVBE+Vos(out)，M=电阻比
（2）Vos(out)=MVos(op)
简单分析，因为op输入是在VBE和deltaVBE的位置上，所以Vos(op)就可以看作是deltaVBE上叠加的一个非理想量，因此电阻比M一来是调节Vref温漂的，二来也是放大op失调电压的。所以前面我们才说，如果在27C测试到Vref高了10mV，想通过Trim降低Vref，这样M要降低，失调的放大被减小，另外会使得温漂下降。
2、为什么有些设计的deltaVBE很大，例如我集创赛里面做的那个看起来很奇怪的基准
如上分析，deltaVBE增大之后，斜率补偿的压力转嫁到了VTln(N)=VTln(I1IS2/I2IS1)上，M自然很小，则失调被放大到输出的倍数就减小，于是温漂会改善。为了增大deltaVBE，要么（在两边偏置电流I1和I2一定的情况下，IS2/IS1要很大，等于说是产生deltaVBE的那个BJT的电流密度得是另个BJT的非常小倍），要么去casBJT（跟达林顿管不一样），两个BJT去产生VBE1+VBE2这样，这样面积开销要远比改电流密度得办法小很多，当然电压裕度又小了。
3、实际上那VOS也是有温度系数的。就很难受。
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为什么会有失调电压？运放要是没有失调电压那不就行了。
首先，关于失调电压是什么，概念，就不说了，我觉得等我60岁了我还能说出来。这里先区分三个名词：失调、失配、匹配。
1、失配：mismatch。芯片加工过程中总会出现一对器件并不一致的情况，这很好理解，你把一对管子贴再紧它们也不能完全一致，这就是失配。具体来说凡是需要实际加工的，都会有个失配量体现在我们的手算公式上，deltaVth，deltaW/L，deltau，deltaL，当然还会出现deltaI这种量，很多。抽象来说，这种失配最确切的名字应该叫随机失配，这是一种统计量，既然是统计量所以在我们手算失配影响的时候最终结果才要写成平方形式，然后平方根用统计学符号替换。之前在电流镜那里写过一个deltaVth=AVTH/sart(W/L),这里就很好理解当时写的AVTH的意义了。
2、匹配：匹配就是我们为了应对失配采取的一种手段，虽然说一对管子贴再紧也有失配，但是起码不能让他们一个在天上一个在地下吧，不能因为有失配就完全摆烂了。画版图搞的各种共质心匹配，就是为了挽救一些。
3、失调：这是个物理量或者参数量。我心中的公式：失调=失配+版图不匹配+电路不匹配。电路不匹配其实应该叫电路不对称，不对称的电路或者完全不讲究的设计者总会引入很多电路不匹配，就是系统失调systematic mismatch（改天写一下用反馈去压电流镜系统失调的办法），最常见的就在电流镜里。另外，全对称电路没有系统失调也会因为失配产生失调。
这里一定要理解这三者之间的关系。
失调的来源大概理解到这就差不多了，等比完赛我就继续写全差分/单端电路的失调计算，手撕是很有必要也是最直观的；以及从公式出发看改善失调的办法，虽然大家早都知道了去压VDAST和增大面积...（可惜我明早还要准备一下面试ppt，不能真裸上吧）
另一个，拉扎维的第十四章非常有必要强制在模集课里给讲了，真不能拖，不然又会出现下一个不仿失调就流基准的同学。