運放的偏置電流與失調(diào)電流

實際的運放等效電路為：一個理想運放加上輸入端的兩個電流源。

那么什么是偏置電流，什么又是失調(diào)電流呢?

偏置電流(Input offset current)

§定義：當輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的平均值。

§優(yōu)劣范圍：60fA~100μA。這取決于運放輸入端結(jié)構(gòu)，運放的兩個輸入端并不是絕對高阻的。

§后果：第一，當用放大器接成跨阻放大測量外部微小電流時，過大的輸入偏置電流會分掉被測電流，使測量失準。第二，當放大器輸入端通過一個電阻接地時，這個電流將在電阻上產(chǎn)生不期望的輸入電壓。后面將要所述的，用外部電阻實現(xiàn)匹配抵消偏置電流影響的措施，在此就失效了。

§對策：為避免輸入偏置電流對放大電路的影響，最主要的措施是選擇IB較小的放大器。還有就是進行阻抗匹配。

這里我們先提一下，如果通過匹配電阻來消除偏置電流的影響。大家看一下上圖，通過幾個等式就可以得到Vout的表達式。

這里需要假設(shè)的是運放兩個輸入端的輸入電流相同，即Ib1=Ib2=IB。而因為需要消除這樣的影響，那么就另Vout=0。繼而得到R3等于R1與R2的并聯(lián)。

所以如果要想消除偏置電流的影響，那么對于R3的取值就是反饋電阻的并聯(lián)值。這個一般模電里面直接就會給出來，但是沒有給出原因。各位可能也不知所以然，所以就很容易忘記。

失調(diào)電流(Input offset current)

§定義：當輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的差值。

§優(yōu)劣范圍：20fA~100μA。數(shù)量級相差巨大，這取決于運放輸入端結(jié)構(gòu)，F(xiàn)ET輸入的會很小。

§理解：需要注意的是，這是數(shù)值的大小一般與該芯片的偏置電流相當。這很像一個班級的考試分數(shù)，平均大于70分，最大值與最小值差值大約也是70分(100分-30分)。我們很少見到奇怪的現(xiàn)象：偏置電流是失調(diào)電流的10倍，說明其一致性太好了。

§后果：失調(diào)電流的存在，說明兩個輸入端客觀存在的電流有差異，后面將要所述的，用外部電阻實現(xiàn)匹配抵消偏置電流影響的措施，在此就失效了。

失調(diào)電壓誤差(Output voltage error)

說到這，運放的輸入失調(diào)電壓，輸入偏置電流，輸入失調(diào)電流，都是以直流分量存在的。因為這幾項的存在，會影響電路的靜態(tài)輸出電壓，即合力產(chǎn)生了輸出失調(diào)電壓。這是什么，就是零飄。

上圖最底下這個等式，就是輸出電壓誤差與之相關(guān)的三個關(guān)鍵輸入的關(guān)系。輸入失調(diào)電壓，相互關(guān)聯(lián)的輸入偏置電流和輸入失調(diào)電流。電流的影響要帶上電阻。

這個時候如果你通過匹配電阻來降低輸出失調(diào)電壓的話，那么就不太現(xiàn)實了。因為這些參數(shù)跟環(huán)境溫度，使用年限都相關(guān)，如果你調(diào)整完了，溫度一上來又給回去了。

所以減小輸出電壓誤差可以通過三個措施：即選擇低輸入失調(diào)電壓，低輸入偏置電流，低外部配置電阻。外部電阻越大，電流引起的輸出失調(diào)越明顯。盡管某些運放輸入偏置電流很小，只要外部電阻足夠大，總能讓電流項在輸出失調(diào)中顯現(xiàn)作用。