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一般運放的datasheet中會(huì )列出眾多的運放參數，有些易于理解，我們常關(guān)注，有些可能會(huì )被忽略了。在下文中，將對每一個(gè)參數進(jìn)行詳細的說(shuō)明和分析。力求在原理和對應用的影響上把運放參數闡述清楚。由于本人的水平有限，寫(xiě)的博文中難免有些疏漏，希望大家批評指正。 第一節要說(shuō)明的是運放的輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios .眾說(shuō)周知，理想運放是沒(méi)有輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios .的。但每一顆實(shí)際運放都會(huì )有輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios .我們可以用下圖中的模型來(lái)說(shuō)明它們的定義。 
輸入偏置電流Ib是由于運放兩個(gè)輸入極都有漏電流（我們暫且稱(chēng)之為漏電流）的存在。我們可以理解為，理想運放的各個(gè)輸入端都串聯(lián)進(jìn)了一個(gè)電流源，這兩個(gè)電流源的電流值一般為不相同。也就是說(shuō)，實(shí)際的運入，會(huì )有電流流入或流出運放的輸入端的（與理想運放的虛斷不太一樣）。那么輸入偏置電流就定義這兩個(gè)電流的平均值，這個(gè)很好理解。輸入失調電流呢，就定義為兩個(gè)電流的差。 說(shuō)完定義，下面我們要深究一下這個(gè)電流的來(lái)源。那我們就要看一下運入的輸入級了，運放的輸入級一般采用差分輸入（電壓反饋運放）。采用的管子，要么是三級管bipolar，要么是場(chǎng)效應管FET。如下圖所示，對于bipolar,要使其工作在線(xiàn)性區，就要給基極提供偏置電壓，或者說(shuō)要有比較大的基極電流，也就是常說(shuō)的，三極管是電流控制器件。那么其偏置 電流就來(lái)源于輸入級的三極管的基極電流，由于工藝上很難做到兩個(gè)管子的完全匹配，所以這兩個(gè)管子Q1和Q2的基極電流總是有這么點(diǎn)差別，也就是輸入的失調電流。Bipolar輸入的運放這兩個(gè)值還是很可觀(guān)的，也就是說(shuō)是比較大的，進(jìn)行電路設計時(shí)，不得不考慮的。而對于FET輸入的運放，由于其是電壓控制電流器件，可以說(shuō)它的柵極電流是很小很小的，一般會(huì )在fA級，但不幸的是，它的每個(gè)輸入引腳都有一對ESD保護二極管。這兩個(gè)二極管都是有漏電流的，這個(gè)漏電流一般會(huì )比FET的柵極電流大的多，這也成為了FET輸入運放的偏置電流的來(lái)源。當然，這兩對ESD保護二極管也不可能完全一致，因此也就有了不同的漏電流，漏電流之差也就構成了輸入失調電流的主要成份。
下面列表中上表是bipolar的LM741的輸入偏置電流和輸入失調電流，這個(gè)電流流到外面電阻，即使是K歐級的，也會(huì )產(chǎn)生幾十uV的失調電壓，再經(jīng)放大，很容易就會(huì )使輸出的電壓誤差到mV級。下表則是CMOSFET的OPA369的輸入偏置電流和輸入失調電流，這兩個(gè)值要小的多了，比較好的COMS運放輸入偏置電流和輸入失調電流的典型值可以做到小于1pA的目標。
這里還要強調的是，ESD的反向漏電流是與其反相電壓有關(guān)的。因此當Vin=(Vcc-Vss)/2 時(shí)，加在兩個(gè)ESD保護二極管的電壓相當，他們的反向電流可以認為是近似相等的，此時(shí)理想情況是無(wú)電流流入或流出的，實(shí)際情況是電流達到最小值。因此這時(shí)有最小的偏置電流，當運放輸入端電壓Vin不等于(Vcc-Vss)/2，勢必造成一個(gè)二極管的反向電壓高，另一個(gè)低，此時(shí)兩個(gè)二極管的反向漏電流就不等了，這個(gè)差電流就會(huì )構成了輸入偏置電流的主要成份。這個(gè)現場(chǎng)稱(chēng)為領(lǐng)節效應。因此要使FET輸入偏置電流最小，就要把共模電壓設置在(Vcc-Vss)/2處。 上面分析了定義和來(lái)源。下面就要說(shuō)說(shuō)這兩個(gè)參數對電路的影響了，輸入偏置電流會(huì )流過(guò)外面的電阻網(wǎng)絡(luò )，從而轉化成運放的失調電壓，再經(jīng)運放話(huà)后就到了運入的輸出端，造成了運放的輸入誤差。這也就說(shuō)明了，在反向放大電路中，為什么要在運放的同相輸入端連一個(gè)電阻再接地的原因。并且這個(gè)電阻要等于反向輸入端的電阻和反饋電阻并聯(lián)后的值。這就是為了使兩個(gè)輸入端偏置電流流過(guò)電阻時(shí)，形成的電壓值相等，從而使它們引入的失調電壓為0。這樣說(shuō)，太抽象了，還是看下面一組圖容易理解一些。
再有一點(diǎn)，對于微小電流檢測的電路，一般為跨阻放大電路，如光電二極管的探測電路，一般有用光信號都比較微弱轉化的光電源信號更微弱，常常為nA級甚于pA級。這個(gè)電路的本意是想讓光電流向反饋電阻流動(dòng)從而在放大電路輸出端產(chǎn)生出電壓。如果選用的運放的輸入偏置電流過(guò)大，剛這個(gè)微弱的光電流會(huì )有一部分流入到運放的輸入端，而達不到預設的I/V線(xiàn)性轉化。 還需要注意的一點(diǎn)時(shí)，許多運放的輸入失調電流會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而變化，如下圖所示OPAl350的輸入失調電流會(huì )在高于25度時(shí)快速的升高。在100度時(shí)的輸入偏置電流是25度時(shí)的幾百倍。如果設計的系統是在很寬的溫度范圍內工作，這一因素不得不考慮。
以上啰啰嗦嗦的講了運放的輸入偏置電流和失調電流，希望對大家有用。 |
