運放輸出失調(diào)電壓的影響以及應(yīng)對方法說明

前言

前兩篇文章我們講述了運算放大器輸入偏置電流，輸入失調(diào)電流，作為運放特性參數(shù)講解三部曲的最后一篇文章，我們今天會講一下運放失調(diào)電壓。在理想運算放大器的情況下，當(dāng)輸入電壓 (V i ) 為 0 V時，V IN(+)和 V IN(-)端子的直流電壓完全匹配。 然而，實際上存在以下差異V IN(+)和 V IN(-)端子之間的輸入阻抗和輸入偏置電流，導(dǎo)致它們的電壓略有不同。這種稱為輸入失調(diào)電壓的差值乘以增益，表現(xiàn)為與運放理想輸出電壓的偏差。

特別是我們當(dāng)用運放設(shè)計傳感器電路時，由于傳感器對于精度要求比較高，那么運算放大器的輸入偏移電壓會導(dǎo)致傳感器檢測靈敏度的誤差。為了將傳感器測試誤差保持在規(guī)定的容差水平以下，硬件工程師在設(shè)計時必須選擇具有低輸入失調(diào)電壓的運算放大器。

輸入失調(diào)電壓的影響

參考下面的電路圖，該電路為同相放大電路，電路增益為(R1+R2)/R1，輸入失調(diào)電壓可以看作是電壓源，這樣電路中就有兩個電壓源，遇到這種多電源電路最簡單的處理方式就是疊加定理，把另外一個電壓源短路處理，來考慮單獨一個電壓源對輸出的影響，這樣輸入輸入失調(diào)電壓是Vio，那么由此產(chǎn)生的輸出電壓偏移就是Vio*(R1+R2)/R1=Vio*A，其中A是電路的增益，也就是說電路的增益越大，那么輸入失調(diào)電壓對輸出的影響越大。

圖 2 具有輸入偏移的反相放大器的輸出波形

那么我們該如何彌補失調(diào)電壓的影響呢？運放制造商通常會做出一些設(shè)計來調(diào)整封裝，進(jìn)而調(diào)整運算放大器的偏移。通常，運算放大器封裝上的兩個額外端子用于連接外部“微調(diào)”電位計。這些連接點被標(biāo)記為offset null，在 741單運算放大器上，偏移零點連接點是 8 引腳，DIP 封裝上的引腳 1 和 5。并以下圖這種方式使用：

所以我們可以看出來，從輸入偏置電流，到輸入失調(diào)電流，再到輸出失調(diào)電壓，這是一個由因到果的過程，我們在理解這些名詞概念的時候，要綜合來看，這樣我們理解的時候也會更透徹。隨便打開一個運放規(guī)格書，一般會給出運放輸入失調(diào)電壓，這個時候我們可以根據(jù)運放外圍電路的配置去計算放大倍數(shù)，進(jìn)而計算出輸出失調(diào)電壓。

審核編輯：符乾江