降低精密放大器的电压失调

集成电阻 MAX5421 (作为一个例子)内置15kΩ电阻，采用+5V或 -5V供电；类似器件MAX5431内置57kΩ电阻，采用 +15V或-15V供电。这些器件不仅包括精密的集成电阻， 还可以在不同电阻间切换。利用电阻设置运算放大器的 增益时，可以将增益设置在1、2、4和8之间。

器件的数据资料显示它们在电阻比为2、4、8的电阻对 节点具有恒定电阻。电阻比为1时，节点仅等效为一个低 阻。因此，所有比例下匹配电阻应等于抽头电阻(表1)。 电阻容差如表2所示。

需注意这些容差是在-40°C至+85°C整个工作温度范围能 够保证的最大值，从而保证了高精度增益容限。图4给出 了典型的集成电阻设计(一个精密放大器)。 MAX5421或MAX5431集成电阻芯片的主要技术优势在 于电阻之间的匹配度和一致的温度特性。通过在增益设 置电阻之间进行电子切换可以选择所要求的系统增益。

图4. 该精密放大器由精密电阻(MAX5421 IC)和通用的满摆幅运算放大器(MAX4493)组成。

集成电阻的绝对阻值具有较大的误差，但对这些电路中 不会造成任何影响，因为增益值取决于电阻比的精度， 可以保证在±0.025%以内。如果使用外部电阻进行匹配，则很难得到适当的阻值，集成电阻则很容易达到匹配。 集成电阻可以由工厂调整，保证增益设置电阻具有一致 的温度特性。

R1和R2的误差还会影响R3，R3应该与R1 和R2的并联阻值保持相同。 如果系统中不需要R3，利用数字编程的精密电阻分压器 MAX5420和MAX5430可以降低系统成本。这些器件具 有与MAX5421和MAX5431相同的性能，但不包含匹配 电阻。对于固定增益应用， 可以采用MAX5490、 MAX5491和MAX5492电阻分压器，该系列器件只包括 一路固定增益电阻对，不含匹配电阻。

分立电阻方案

我们现在转向用分立元件设置增益的方案，并对该方案 进行分析。分立电阻对不仅需要具有±0.025%的比例容 差，还必须在整个温度范围内将变化率保持在容限以内。 实际上，这意味着每个电阻必须具有0.0125%的容差。 电阻数据资料通常给出了初始误差和温度系数。由此我 们可以计算出在整个温度范围内的最大误差。下面给出 的例子基于具有低温度系数的超高精度分立电阻：

初始误差：0.005%

温度系数：2ppm

工作温度范围：-40°C至+85°C

因此，在整个工作范围内电阻容差为：

为了达到与集成电阻运算放大器方案相同的增益精度， 必须使用上述超高精度电阻。虽然可以得到这样的分立 电阻，但成本非常昂贵，每个电阻的价格在几个美元左 右。即使降低对输入失调匹配的要求，为了达到与集成 电阻方案接近的性能，分立元件的成本也很难接受。

一对电阻的成本要远远高于MAX542x或MAX543x等器 件，这些器件集成了四个增益设置所需的电阻，另外还包 括匹配电阻和切换增益设置所需的全部开关和逻辑电路。 结论 我们分析了由于输入偏置电流所造成的电压失调误差。 经过对分立和集成电阻两种方案的比较，可以看出，采用 集成电阻能够获得优于昂贵的分立方案的性能。