运放的输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios
mouser 2021-09-23

一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数,有些易于理解,我们常关注,有些可能会被忽略了。在下文中,将对每一个参数进行详细的说明和分析。力求在原理和对应用的影响上把运放参数阐述清楚。由于本人的水平有限,写的博文中难免有些疏漏,希望大家批评指正。

第一节要说明的是运放的输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .众说周知,理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .的。但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .我们可以用下图中的模型来说明它们的定义。

“”

输入偏置电流Ib是由于运放两个输入极都有漏电流(我们暂且称之为漏电流)的存在。我们可以理解为,理想运放的各个输入端都串联进了一个电流源,这两个电流源的电流值一般为不相同。也就是说,实际的运入,会有电流流入或流出运放的输入端的(与理想运放的虚断不太一样)。那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值,这个很好理解。输入失调电流呢,就定义为两个电流的差。

说完定义,下面我们要深究一下这个电流的来源。那我们就要看一下运入的输入级了,运放的输入级一般采用差分输入(电压反馈运放)。采用的管子,要么是三级管bipolar,要么是场效应管FET。如下图所示,对于bipolar,要使其工作在线性区,就要给基极提供偏置电压,或者说要有比较大的基极电流,也就是常说的,三极管是电流控制器件。那么其偏置 电流就来源于输入级的三极管的基极电流,由于工艺上很难做到两个管子的完全匹配,所以这两个管子Q1和Q2的基极电流总是有这么点差别,也就是输入的失调电流。Bipolar输入的运放这两个值还是很可观的,也就是说是比较大的,进行电路设计时,不得不考虑的。而对于FET输入的运放,由于其是电压控制电流器件,可以说它的栅极电流是很小很小的,一般会在fA级,但不幸的是,它的每个输入引脚都有一对ESD保护二极管。这两个二极管都是有漏电流的,这个漏电流一般会比FET的栅极电流大的多,这也成为了FET输入运放的偏置电流的来源。当然,这两对ESD保护二极管也不可能完全一致,因此也就有了不同的漏电流,漏电流之差也就构成了输入失调电流的主要成份。

“”

下面列表中上表是bipolar的LM741的输入偏置电流和输入失调电流,这个电流流到外面电阻,即使是K欧级的,也会产生几十uV的失调电压,再经放大,很容易就会使输出的电压误差到mV级。下表则是CMOSFET的OPA369的输入偏置电流和输入失调电流,这两个值要小的多了,比较好的COMS运放输入偏置电流和输入失调电流的典型值可以做到小于1pA的目标。

“”

这里还要强调的是,ESD的反向漏电流是与其反相电压有关的。因此当Vin=(Vcc-Vss)/2 时,加在两个ESD保护二极管的电压相当,他们的反向电流可以认为是近似相等的,此时理想情况是无电流流入或流出的,实际情况是电流达到最小值。因此这时有最小的偏置电流,当运放输入端电压Vin不等于(Vcc-Vss)/2,势必造成一个二极管的反向电压高,另一个低,此时两个二极管的反向漏电流就不等了,这个差电流就会构成了输入偏置电流的主要成份。这个现场称为领节效应。因此要使FET输入偏置电流最小,就要把共模电压设置在(Vcc-Vss)/2处。

上面分析了定义和来源。下面就要说说这两个参数对电路的影响了,输入偏置电流会流过外面的电阻网络,从而转化成运放的失调电压,再经运放话后就到了运入的输出端,造成了运放的输入误差。这也就说明了,在反向放大电路中,为什么要在运放的同相输入端连一个电阻再接地的原因。并且这个电阻要等于反向输入端的电阻和反馈电阻并联后的值。这就是为了使两个输入端偏置电流流过电阻时,形成的电压值相等,从而使它们引入的失调电压为0。这样说,太抽象了,还是看下面一组图容易理解一些。

“”

再有一点,对于微小电流检测的电路,一般为跨阻放大电路,如光电二极管的探测电路,一般有用光信号都比较微弱转化的光电源信号更微弱,常常为nA级甚于pA级。这个电路的本意是想让光电流向反馈电阻流动从而在放大电路输出端产生出电压。如果选用的运放的输入偏置电流过大,刚这个微弱的光电流会有一部分流入到运放的输入端,而达不到预设的I/V线性转化。

还需要注意的一点时,许多运放的输入失调电流会随着温度的变化而变化,如下图所示OPAl350的输入失调电流会在高于25度时快速的升高。在100度时的输入偏置电流是25度时的几百倍。如果设计的系统是在很宽的温度范围内工作,这一因素不得不考虑。

“”

以上啰啰嗦嗦的讲了运放的输入偏置电流和失调电流,希望对大家有用。 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
热门推荐
  • 相关技术文库
  • 模拟
  • 模电
  • 运放
  • 放大
  • 放大器电路,为什么要通过噪声的RMS值换算噪声的峰峰值?

    点击蓝字 关注我们     虽然在上一篇《来吧LTspice|算清放大器电路噪声RMS值的糊涂账》文中,分享了由放大器电压噪声密度、电流噪声密度参数,在具体电路中所导致噪声RMS值的计算方式与LTspice仿真方法。但是在电路中,对信号产生直接影响的是噪声峰峰值。  

    08-09
  • 关于数模转换的38个提问

    本文章是关于ADC/DAC设计经典问答,涵盖时钟占空比、共模电压、增益误差、微分相位误差、互调失真等常见问题。 1. 什么是小信号带宽(SSBW)? 小信号带宽(Small Signal Bandwidth (SSBW))是指在指定的幅值输入信号及特定的频率下,它的输出幅值比低频时

    05-10
  • 图集:20个常用模拟电路

    一、 桥式整流电路 1、二极管的单向导电性: 伏安特性曲线: 理想开关模型和恒压降模型: 2、桥式整流电流流向过程: 输入输出波形: 3、计算:Vo, Io,二极管反向电压。 二、 电源滤波器 1、电源滤波的过程分析: 波形形成过程: 2、计算:滤波电容的容量和耐

    04-27
  • ADC输入接口设计六个条件

    采用高输入频率、高速模数转换器(ADC)的系统设计是一项具挑战性的任务。ADC输入接口设计有6个主要条件:输入阻抗、输入驱动、带宽、通带平坦度、噪声和失真。看看这里罗列的这六个条件,你都了解吗? 输入阻抗 输入阻抗是设计的特征阻抗。ADC的内部输入阻抗

    04-21
  • 运放的参数含义

    以后将在使用运放中接触到的关于运放的参数含义记在这里。 最近在使用一款PGA,在PGA输入端接地时发现输出总有个矩形波信号,放大1000倍后非常明显,怀疑是电源引起的干扰。开始的时候在输入正负电源处都 加了100uf和0.1的电容,但效果不明显,后来准备再电源

    04-13
  • 为什么要一点接地(图解)

    本文详细介绍了PCB板中模拟电路和数字电路共地和不共地的区别。 为了大家看的明白...我就用ORCAD画了两个电路,一个是一个普通的三极管模拟放大电路,另一个是数字电路振荡器...好了不废话了...上图... 下面是一点接地时候两个电路的电路图... 其实在原理图中没

    03-25
  • 相位补偿到底是什么鬼?

    帮朋友做镍氢充电器,利用镍氢电池充满电时电压有一个微小的下降这个特点来识别是否已经充满,比如1.2V的镍氢电池,快充满的时候,电压在1.35V,之后逐步下降,电压可以低于1.30V。所以需要单片机间歇检测电池两端电压,大概充3秒钟电再停止,之后检测电池两

    03-26
  • 运放手册之噪声篇解读

    1.一个有趣的问题? 2 个 1kΩ 电阻串联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗? 2 个 500Ω 电阻并联,与 1 个 2kΩ 电阻噪声一致吗? 2.噪声的基本特性 1) 它的波形在任意时刻都是不确定的,因此它是广谱的,有低频也有高频; 2) 它的幅度又是有限制的,这与数学

    03-11
  • 模拟电路印制电路板布局走线要点

    有一个公认的准则就是在所有模拟电路印制电路板中,信号线应尽可能的短,这是因为信号线越长,电路中的感应和电容捐合就越多,这是不希望看到的。现实情况是,不可能将所有的信号线都做成最短,因而,布线时首先要考虑的就是最容易产生干扰的信号线。 在模拟

    03-10
  • RC电路详解

    1.RC电路的矩形脉冲响应 若将矩形脉冲序列信号加在电压初值为零的RC串联电路上,电路的瞬变过程就周期性地发生了。显然,RC电路的脉冲响应就是连续的电容充放电过程。如图所示。 若矩形脉冲的幅度为U,脉宽为tp。电容上的电压可表示为: 电阻上的电压可表示

    03-08
  • 设计实例:运放应用电路分析

    1、运放在有源滤波中的应用 上图是典型的有源滤波电路(赛伦-凯 电路,是巴特沃兹电路的一种)。有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减,而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。 该电路的设计要点是:在满足合适的截止频率的条件下,尽可能将R

    03-03
  • 通俗的角度看待拉普拉斯变换

    本文将从通俗的角度看待拉普拉斯变换。 发明者 奥列弗.赫维赛德,维多利亚时期英国人,全靠自学,听力残疾。很多人熟悉赫维赛德是因为MATLAB有一个赫维赛德(Heaviside)函数。 赫维赛德简化了麦克斯韦方程组:即变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。让2

    03-03
下载排行榜
更多
EE直播间
更多
广告
X
广告