關(guān)于運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電流

前言

上一篇文章我們講述了運(yùn)算放大器輸入偏置電流，本文將會(huì)講述輸入失調(diào)電流，下一篇文章將會(huì)講述失調(diào)電壓，歡迎大家關(guān)注我，以便查閱后續(xù)文章。實(shí)際上，明白了運(yùn)放工作需要偏置電流之后，我們需要關(guān)注運(yùn)放另一個(gè)非常重要的參數(shù)，也急速輸入失調(diào)電流，它是反相端和非反相端的輸入偏置電流之差，由以下等式給出，其中Ios是輸入失調(diào)電流。為什么輸入失調(diào)電流很重要呢?這是因?yàn)楫?dāng)我們使用運(yùn)放放大信號(hào)時(shí)，理想的情況下，我們認(rèn)為輸入信號(hào)通過(guò)一定的代數(shù)運(yùn)算就能得出輸出信號(hào)，是有關(guān)系可參考的，但是由于輸入失調(diào)電流的存在，打破了我們的美好想象，使得運(yùn)放輸出端的信號(hào)比我們的理論計(jì)算值有偏差，接下來(lái)我們就詳細(xì)講一下。

輸入失調(diào)電流

輸入偏置電流是流入運(yùn)放輸入端的電流，可以等效為連接到每個(gè)輸入端的電流源，如圖所示。理想情況下，兩個(gè)輸入偏置電流應(yīng)該相等并相互抵消。然而，現(xiàn)實(shí)是不平等的，輸入端電流的差值被定義為輸入失調(diào)電流。所以輸入失調(diào)電流存在的前提是輸入偏置電流，這也是我們?yōu)槭裁聪戎v述輸入偏置電流的原因。

輸入失調(diào)電流的影響以及解決對(duì)策

輸入偏置電流可以被電路中的電阻轉(zhuǎn)換為電壓，并與信號(hào)一起放大。如果電路本身的增益比較大，那么即使是納安級(jí)別的失調(diào)電流，也是可能會(huì)被放大到毫伏甚至伏特級(jí)別，從而導(dǎo)致電路中輸出錯(cuò)誤。那么我們?nèi)绾谓鉀Q這個(gè)問(wèn)題呢?其實(shí)我們可以通過(guò)選擇電阻值來(lái)消除大部分輸出誤差。

以上圖的反相運(yùn)放放大電路為例子，詳細(xì)講解一下計(jì)算過(guò)程。當(dāng)電路中存在多個(gè)電源時(shí)，我們采用疊加定理分析各個(gè)電源的影響是最省事的。此電路中存在三個(gè)電源，分別是Vin,Ib1,Ib2，我們分別考慮Vin，Ib1,Ib2對(duì)輸出的影響，這樣問(wèn)題就簡(jiǎn)單了。

1)通過(guò)疊加定理我們可以計(jì)算出輸出信號(hào)的綜合表達(dá)式：

2)通過(guò)上述表達(dá)式我們可以輕松看出括號(hào)中的因子是由于失調(diào)電流導(dǎo)致的，我們要想減小失調(diào)電流對(duì)輸出信號(hào)的影響，就要想辦法把括號(hào)中的因子變得最小。通過(guò)對(duì)上式進(jìn)行變換，我們發(fā)現(xiàn)如果我們假定R3=R1||R2，會(huì)使得括號(hào)內(nèi)因子最小。

這也是為什么文章里將運(yùn)放的時(shí)候一般通過(guò)計(jì)算R1,R2的并聯(lián)值來(lái)計(jì)算R3的原因。以上我們通過(guò)詳細(xì)的代數(shù)運(yùn)算，就充分明白了失調(diào)電流的產(chǎn)生與降低是如何進(jìn)行的，當(dāng)然需要明白的是，失調(diào)電流只能通過(guò)一系列的措施降低，而不能完全消除，這是因?yàn)榧幢阄覀兺ㄟ^(guò)上面的措施來(lái)應(yīng)對(duì)失調(diào)電流，但是由于運(yùn)放個(gè)體的差異以及電阻自身精度的原因，很難通過(guò)一個(gè)方法就解決了。

審核編輯：湯梓紅