【導(dǎo)讀】你知道運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流應(yīng)該如何計(jì)算嗎?如果運(yùn)放兩個(gè)輸入端上的電壓均為 0V，則輸出端電壓也應(yīng)該等于 0V。但事實(shí)上，輸出端總有一些電壓，該電壓稱為失調(diào)電壓 VOS。
你知道運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流應(yīng)該如何計(jì)算嗎?如果運(yùn)放兩個(gè)輸入端上的電壓均為 0V，則輸出端電壓也應(yīng)該等于 0V。但事實(shí)上，輸出端總有一些電壓，該電壓稱為失調(diào)電壓 VOS。
如果將輸出端的失調(diào)電壓除以電路的噪聲增益，得到結(jié)果稱為輸入失調(diào)電壓或輸入?yún)⒖际д{(diào)電壓。這個(gè)特性在數(shù)據(jù)表中通常以 VOS給出。VOS被等效成一個(gè)與運(yùn)放反相輸入端串聯(lián)的電壓源。必須對(duì)放大器的兩個(gè)輸入端施加差分電壓，以產(chǎn)生 0V 輸出。
溫度漂移(Drift)
Vos隨著溫度的變化而改變，這種現(xiàn)象稱為漂移，漂移的大小隨時(shí)間而變化。漂移的溫度系數(shù)TCVos通常會(huì)在數(shù)據(jù)表中給出，但一些運(yùn)放數(shù)據(jù)表僅提供可保證器件在工作溫度范圍內(nèi)安全工作的第二大或者最大的Vos。這種規(guī)范的可信度稍差，因?yàn)門CVos可能是不恒定的，或者是非單調(diào)變化的。
Vos漂移或者老化通常以mv/月或者mV/1000小時(shí)來定義。但這個(gè)非線性函數(shù)與器件已使用時(shí)間的平方根成正比。例如，老化速度1mV/1000小時(shí)可轉(zhuǎn)化為大約3mV/年，而不是9mV/年。老化速度并不總是在數(shù)據(jù)表中給出，即使是高精度運(yùn)放。
輸入偏置電流(Ibs)
理想運(yùn)放的輸入阻抗無窮大，因此不會(huì)有電流流入輸入端，但是，在輸入級(jí)中使用雙極結(jié)型晶體管(BJT)的真實(shí)運(yùn)放需要一些工作電流，該電流稱為偏置電流(IB)。通常有兩個(gè)偏置電流：IB+和IB-，它們分別流入兩個(gè)輸入端。IB值的范圍很大，特殊類型運(yùn)放的偏置電流低至60fA(大約每3us通過一個(gè)電子)，而一些高速運(yùn)放的偏置電流可高達(dá)幾十mA。
輸入失調(diào)電流(Ios)
單片運(yùn)放的制造工藝趨于使電壓反饋運(yùn)放的兩個(gè)偏置電流相等，但不能保證兩個(gè)偏置電流相等。但不能保證兩個(gè)偏置電流相等。在電流反饋運(yùn)放中，輸入端的不對(duì)稱特性意味著兩個(gè)偏置電流幾乎總是不相等的。這兩個(gè)偏置電流之差為輸入失調(diào)電流Ios，通常情況下Ios很小。
對(duì)于失調(diào)電壓，一般是設(shè)置一個(gè)很大的增益并且把輸入短接。這時(shí)候的輸出電壓除以增益就是失調(diào)電壓的大小。
對(duì)于失調(diào)電流，則是用一個(gè)很大的電阻接在反饋回路上。S1閉合時(shí)，測(cè)同相端的偏流Ip，S2閉合的時(shí)候測(cè)反相端的偏流In。
這里的“失調(diào)”電流測(cè)法實(shí)際上測(cè)得的是“偏置電流”而非“失調(diào)電流”，當(dāng)然，分別測(cè)出了+-端的“偏置電流”后，也可以得知“失調(diào)電流”----等于二者的差。
上面具體例子中的電阻值選取對(duì)于有些情況不太合適，一般運(yùn)放的偏置電流只有若干nA數(shù)量級(jí)，如果采用10M電阻，那么由于偏置電流造成的輸出電壓只有若干mV，而且此時(shí)還包括了“失調(diào)電壓”的影響(偏大或偏小都有可能，具體取決于失調(diào)電壓的極性)。所以，測(cè)量nA量級(jí)的偏置電流，電阻還得取大些，使Ibias*R達(dá)到v級(jí)，此時(shí)也不用扣除失調(diào)電壓的影響了(5mv的失調(diào)電壓對(duì)1v的輸出電壓來說，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響只有0.5%)。
運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓電流怎么計(jì)算
輸入失調(diào)電壓VIO
一個(gè)理想的運(yùn)放，當(dāng)輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓也應(yīng)為零(不加調(diào)零裝置)。但實(shí)際上它的差分輸入級(jí)很難做到完全對(duì)稱，通常在輸入電壓為零時(shí)，存在一定的輸出電壓，該電壓稱為失調(diào)電壓VIO。在室溫(25℃)及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，輸入電壓為零時(shí)，為了使運(yùn)放的輸出電壓為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓即失調(diào)電壓VIO。實(shí)際上指輸入電壓Vi=0時(shí)，輸出電壓Vo折合到輸入端的電壓的負(fù)值，Vio被等效成一個(gè)與運(yùn)放反相輸入端串聯(lián)的電壓源。必須對(duì)放大器的兩個(gè)輸入端施加差分電壓，以產(chǎn)生0V輸出。即
Vio=-(Vo│v=0)/Avo
Vio的大小反應(yīng)了運(yùn)放制造中電路的對(duì)稱程度和電位配合情況。Vio值愈大，說明電路的對(duì)稱程度愈差，一般約為±(1~10)mV。
Vio隨著溫度的變化而改變，這種現(xiàn)象稱為漂移，漂移的大小隨時(shí)間而變化。漂移的溫度系數(shù)TCVio通常會(huì)在數(shù)據(jù)表中給出，但一些運(yùn)放數(shù)據(jù)表僅提供可保證器件在工作溫度范圍內(nèi)安全工作的第二大或者最大的Vio。這種規(guī)范的可信度稍差，因?yàn)門CVio可能是不恒定的，或者是非單調(diào)變化的。
Vio漂移或者老化通常以mV/月或者mV/1，000小時(shí)來定義。但這個(gè)非線性函數(shù)與器件已使用時(shí)間的平方根成正比。例如，老化速度1mV/1，000小時(shí)可轉(zhuǎn)化為大約3mV/年，而不是9mV/年。老化速度并不總是在數(shù)據(jù)表中給出，即便是高精度運(yùn)放。
輸入失調(diào)電流Ιio
在BJT集成電路運(yùn)放中，由于制造工藝趨于使電壓反饋運(yùn)放的兩個(gè)偏置電流相等，但不能保證兩個(gè)偏置電流相等。在電流反饋運(yùn)放中，輸入端的不對(duì)稱特性意味著兩個(gè)偏置電流幾乎總是不相等的。這兩個(gè)偏置電流之差為輸入失調(diào)電流Ιio，輸入失調(diào)電流 offset current， 是指兩個(gè)差分輸入端偏置電流的誤差，即當(dāng)輸出電壓為零時(shí)流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即
Iio=│Ibp-Ibn│
由于信號(hào)源內(nèi)阻的存在，Iio會(huì)引起一輸入電壓，破壞放大器的平衡，使放大器輸出電壓不為零。所以，希望Iio愈小愈好，它反映了輸入級(jí)有效差分對(duì)管的不對(duì)稱程度，一般約為1 nA~0.1 mA.以上就是運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的計(jì)算方法，希望能給學(xué)習(xí)過程中的設(shè)計(jì)者帶來幫助。
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