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时隔好久,我又来了,来延续上一个帖子。在该贴中,我们来重温一下,运算放大器的输入偏置电流和输入失调电流!
打开一份运放的datasheet,我们会发现,datasheet里列出了众多的运放参数,有些参数我们很重视,比如增益带宽积,开环增益,譬如我在第一个帖子里说的那样,了解到一片运放的增益带宽积,我们可以知道,这颗运放是否适合把多少频率的小信号放大多少倍,已经我们能够获得多少的裕量!了解到一颗运放开环增益的大小,我们可以大致估算到,这个芯片放大多少倍数比较合适!以及在开环增益变化时,芯片工作的稳定性如何!总之,对这些参数的了解可以帮助我们选择合适的运放芯片!接下来言归正传!来说下运算放大器的输入偏置电流和输入失调电流!由于我的水平有限,有说错的地方,望大家指出!
理想情况下,大家都是认为运放时没有输入偏置电流和输入失调电流的,但实际运放却都是有这些东东的,输入偏置电流Ib是由于运放的两个输入级的电路产生的!运放的输入级,大家可能知道BJT,JFET,COMS,对于BJT型的运放,那么这个Ib+,Ib-就是它的基极电流,对于JFET或者CMOS就是它的漏电流(一般输入级是有两对ESD保护二极管的,并且一对二极管参数一般不是完全一样,所以会形成漏电流),所以现在,我们知道了运放放大器输入偏置电流的来源!那么输入失调电流的定义是什么的!很好理解,由于运放输入级的两个管子在工艺上不可能做到一模一样,所以在两个管子上产生的输入偏置电流就不一样!,那么自然而然,两个输入偏置电流的差就是失调电流,而定义输入偏置电流就是两个输入级的输入偏置电流的平均值!
那么这两个参数对我们有什么用呢?首先如果一个运放时BJT型运放,那么他的输入偏置电流在几十到几百nA的级别,这个电路如果流经一个K欧级电阻到地,那么就会产生几十到几百uV的失调电压,再经放大,就非常容易形成mV级电压!而相对于COMS,JEFT型运放来说,输入偏置电流就可以做到轻松做到pA或者fA级别,这样形成的误差就相对较小了
这里再说到一点,ESD保护二极管的漏电流与其反向电压有关,所以我们在设计电路的时候就应该把共模电压设置在电源轨的中点,比如,如果正电压是VCC,负电压是VSS,那么我们应该把共模电压设置在Vcm=1/2 *(VCC+VSS),如果VCC=-VSS,那么Vcm=0;对于单电源应用,我们可以把其设置在1/2 *VCC;
那么这两个参数在那些应用中应该引起足够重视呢?一个就是微电流检测电路中,有时候需要检测nA级甚至是pA级,一般我们的思路就是让该电流流向反馈电阻!(也就是我们所谓的阻跨放大电路!)从而在放大器输出端产生电压,那么如果我们所选运放输入偏置电流过大,那么势必干扰我们需要检测的电流!当然还有一些运放的输入偏置电流是会变的,如果温度升高了,他就变大了,或许还不是线性的,或许100度的时候是常温的几百倍,这些都是要考虑的,通常我们都不会、会选择BJT型的运放做这种运用!
下面我再说一个我们经常在使用运放时候的误区,我们在使用反相放大器的时候,常常在同相端接一个电阻(增加电阻阻值为R=R1//Rf),来消除输入偏置电流在放大器中的影响!其实有时我们这样做获得的效果很好(在两个输入偏置电流基本相同的时候),有时却不是这样!这个做法的解释是除去失调电流带来的输出电压的失调!但是现在的工艺水平把运放的偏置电流做的很低(特别是CMOS和JFET型运放),如果因为增加这个电阻产生的偏移电压没有超过我们的忍受范围,那么加上这个电阻并不能起到很好的作用,反而由于多加了这个电阻,又引入了新的电阻噪声!
还有些时候我们是真的不能加这个电阻的,毫无意义!即使不加该电阻产生的失调电压超出我们忍受的范围,原因是因为有些放大器具有内部偏置电流补偿,结构如下图!
譬如OPA277。
我们可以看到,他的输入偏置电流和输入失调电路几乎差不多,这就说明该放大器具有内部偏置电流补偿!可想而知,我们通过在同相端增加平衡电阻对消除输入偏置电流对运放带来的影响将毫无意义!
希望我说的对大家有所帮助!
帮顶了!!楼主辛苦!!