什么是運放的輸入失調(diào)電壓？失調(diào)電壓的矯正方法

失調(diào)電壓的定義

失調(diào)電壓通常用偏置電壓或輸入失調(diào)電壓這兩個參數(shù)來表示。偏置電壓是指運放在兩個輸入端都接地時，輸出端的電壓偏離零電平的電壓值，而輸入失調(diào)電壓是指將同樣的信號分別接到運放的兩個輸入端時，輸出端出現(xiàn)的偏移電壓。

失調(diào)電壓的產(chǎn)生原因

*制造工藝的限制：晶體管在制造過程中，由于工藝的限制，不可能做到完全對稱，這導(dǎo)致了輸入級晶體管的性能存在微小的差異。

*輸入級偏置電流的不對稱：輸入級晶體管的偏置電流也會存在差異，這也會導(dǎo)致輸入級的電壓不對稱，進而產(chǎn)生失調(diào)電壓。

*外部因素：溫度、濕度、壓力等外部因素也可能對晶體管的性能產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致失調(diào)電壓的產(chǎn)生。

失調(diào)電壓溫漂

失調(diào)電壓溫漂是指隨著溫度的變化，失調(diào)電壓也會發(fā)生變化。由于溫度的變化會影響晶體管的性能，因此失調(diào)電壓也會隨之發(fā)生變化。這種變化可能會導(dǎo)致運放的性能不穩(wěn)定，因此需要進行補償。

失調(diào)電壓的矯正方法

*外部補償法：通過在運放外部添加電阻、電容等元件來調(diào)整失調(diào)電壓。這種方法需要精確計算和匹配元件的值，以達到最佳的補償效果。

*內(nèi)部補償法：通過在運放內(nèi)部增加電路來補償失調(diào)電壓。這種方法需要在設(shè)計階段就考慮到失調(diào)電壓的影響，并在內(nèi)部電路中進行補償。

*數(shù)字補償法：通過數(shù)字信號處理技術(shù)來補償失調(diào)電壓。這種方法需要在運放的輸出端采集失調(diào)電壓的數(shù)據(jù)，并使用數(shù)字信號處理算法進行補償。數(shù)字補償法的優(yōu)點是可以實現(xiàn)實時補償，且對外部元件的要求較低。

什么是運放的輸入失調(diào)電壓

輸入失調(diào)電壓（Input Offset Voltage, Vos）是這么來的，運放在開環(huán)狀態(tài)下，將正負輸入端接地，輸出電壓不為零，若通過調(diào)整正或負輸入端電壓將輸出調(diào)整為0V，則輸入電壓值即為輸入失調(diào)電壓（暫不考慮輸入失調(diào)電流）。

圖 運放的輸入失調(diào)導(dǎo)致輸出不為0V

圖 運放的輸入失調(diào)電壓為5.557uV

影響輸入失調(diào)電壓的因素

輸入失調(diào)電壓是運放的一個重要參數(shù)，它反映了運放內(nèi)部晶體管或其他放大器元件之間的不平衡。影響輸入失調(diào)電壓的因素有很多，主要包括以下幾點：

1.制造工藝：芯片制造工藝的限制會導(dǎo)致元件的制造精度受到一定影響，例如電阻的偏差或電容的大小和偏差等。這些因素可能引起晶體管的不匹配，從而導(dǎo)致輸入失調(diào)電壓的產(chǎn)生。

2.溫度效應(yīng)：當運放在不同溫度下運行時，其內(nèi)部元件的精度和性能可能會發(fā)生變化。特別是當運放中的不同元件組合在一起并受到溫度影響時，可能會導(dǎo)致輸入失調(diào)電壓的變化。

3.施加的電壓：當施加的電壓超過運放能承受的范圍時，元件可能會消失或燒毀，從而導(dǎo)致輸入失調(diào)電壓的產(chǎn)生。

4.電路設(shè)計：電路設(shè)計對輸入失調(diào)電壓也有一定影響。例如，電路中電阻、電容等元件的匹配程度、布線方式等都可能影響輸入失調(diào)電壓。

5.外部噪聲干擾：外部噪聲干擾也可能對輸入失調(diào)電壓產(chǎn)生影響。

電路中輸入失調(diào)電壓有何表現(xiàn)

輸入失調(diào)電壓在電路中的表現(xiàn)主要是影響電路的精度和穩(wěn)定性。具體來說，當運放作為比較器或放大器使用時，輸入失調(diào)電壓會導(dǎo)致電路的輸出產(chǎn)生誤差或不穩(wěn)定。例如，當運放作為比較器使用時，輸入失調(diào)電壓會導(dǎo)致比較器的閾值電壓不準確，從而影響比較器的輸出結(jié)果。當運放作為放大器使用時，輸入失調(diào)電壓會導(dǎo)致放大器的增益誤差，從而影響放大器的輸出信號。

為了避免輸入失調(diào)電壓的影響，可以考慮以下幾點：

1.選擇低失調(diào)電壓的運放：在選擇運放時，應(yīng)優(yōu)先選擇那些具有低失調(diào)電壓的型號。這樣可以在一定程度上減小輸入失調(diào)電壓對電路的影響。

2.外部補償：通過在運放外部添加適當?shù)碾娮琛㈦娙莸仍?，可以對輸入失調(diào)電壓進行補償，從而減小其對電路的影響。這種方法需要精確計算和匹配元件的值，以達到最佳的補償效果。

3.電路設(shè)計優(yōu)化：在電路設(shè)計中，可以采取一些措施來減小輸入失調(diào)電壓的影響。例如，對于比較器電路，可以采用差分輸入結(jié)構(gòu)來減小輸入失調(diào)電壓的影響；對于放大器電路，可以采用反饋技術(shù)來減小輸入失調(diào)電壓的影響。

4.溫度補償：由于溫度效應(yīng)是導(dǎo)致輸入失調(diào)電壓變化的主要原因之一，因此可以采用溫度補償技術(shù)來減小其對電路的影響。例如，可以采用負溫度系數(shù)電阻（NTC）或正溫度系數(shù)電阻（PTC）等元件來實現(xiàn)溫度補償。