運放的輸入偏置電流: 為了使運放輸入級放大器工作在線性區(qū), 所必須輸入的一個直流電流, 在雙極晶體管輸入的運放, 偏置電流就是輸入管的基極電流, 在 MOS 管輸入的運放是指柵極漏電流.
輸入失調(diào)電流: 與輸入失調(diào)電壓一樣, 都是描述運放差分輸入的對稱性的. 理想的差分輸入應(yīng)該是完全對稱的, 但由于設(shè)計和工藝過程的偏差, 正負(fù)兩個輸入端的特性不會完全相同. 這兩個失調(diào)參數(shù)的定義是, 當(dāng)輸出為 0 時兩個輸入端的輸入電壓差 (失調(diào)電壓) 和輸入電流-即偏置電流的差 (失調(diào)電流), 顯然在理想狀態(tài)下它們都應(yīng)該為 0.
輸入失調(diào)電流= |IB1-IB2| 輸入偏置電流=1/2(IB1+IB2) IB1、IB2為輸入級差放管的輸入偏置電流
2:
運放是集成在一個芯片上的晶體管放大器, 偏置電流 bias current 就是第一級放大器輸入晶體管的基極直流電流. 這個電流保證放大器工作在線性范圍, 為放大器提供直流工作點. 因為運算放大器要求盡可能寬的共模輸入電壓范圍, 而且都是直接耦合的, 不可能在芯片上集成提供偏置電流的電流源. 所以都設(shè)計成基極開路的, 由外電路提供電流. 因為第一級偏置電流的數(shù)值都很小, uA 到 nA 數(shù)量級, 所以一般運算電路的輸入電阻和反饋電阻就可以提供這個電流了. 而運放的偏置電流值也限制了輸入電阻和反饋電阻數(shù)值不可以過大, 使其在電阻上的壓降與運算電壓可比而影響了運算精度. 或者不能提供足夠的偏置電流, 使放大器不能穩(wěn)定的工作在線性范圍. 如果設(shè)計要求一定要用大數(shù)值的反饋電阻和輸入電阻, 可以考慮用 J-FET 輸入的運放. 因為 J-FET 是電壓控制器件, 其輸入偏置電流參數(shù)是指輸入 PN 結(jié)的反向漏電流, 數(shù)值應(yīng)在 pA 數(shù)量級. 同樣是電壓控制的還有 MOSFET 器件, 可以提供更小的輸入漏電流. 另外一個有關(guān)的運放參數(shù)是輸入失調(diào)電流 offset current, 是指兩個差分輸入端偏置電流的誤差, 在設(shè)計電路中也應(yīng)考慮. 電路設(shè)計時應(yīng)注意:運放的輸入偏置電流是不可避免的,輸入端必須有提供輸入偏置電流的通路。在設(shè)計高精度直流放大放大器或選用具有較大輸入偏置電流的運放時,必須使運放兩端直流通道電阻相等,這樣子才能平衡輸入偏置電流。
3:輸入失調(diào)電流(input offset current)和輸出失調(diào)電壓
如果運放兩個輸入端上的電壓均為0V,則輸出端電壓也應(yīng)該等于0V。但事實上,輸出端總有一些電壓,該電壓稱為失調(diào)電壓VOS。如果將輸出端的失調(diào)電壓除以電路的噪聲增益,得到結(jié)果稱為輸入失調(diào)電壓或輸入?yún)⒖际д{(diào)電壓。這個特性在數(shù)據(jù)表中通常以VOS給出。VOS被等效成一個與運放反相輸入端串聯(lián)的電壓源。必須對放大器的兩個輸入端施加差分電壓,以產(chǎn)生0V輸出。
VOS隨著溫度的變化而改變,這種現(xiàn)象稱為漂移,漂移的大小隨時間而變化。漂移的溫度系數(shù)TCVOS通常會在數(shù)據(jù)表中給出,但一些運放數(shù)據(jù)表僅提供可保證器件在工作溫度范圍內(nèi)安全工作的第二大或者最大的VOS。這種規(guī)范的可信度稍差,因為TCVOS可能是不恒定的,或者是非單調(diào)變化的。
VOS漂移或者老化通常以mV/月或者mV/1,000小時來定義。但這個非線性函數(shù)與器件已使用時間的平方根成正比。例如,老化速度1mV/1,000小時可轉(zhuǎn)化為大約3mV/年,而不是9mV/年。老化速度并不總是在數(shù)據(jù)表中給出,即便是高精度運放。
理想運放的輸入阻抗無窮大,因此不會有電流流入輸入端。但是,在輸入級中使用雙極結(jié)晶體管(BJT)的真實運放需要一些工作電流,該電流稱為偏置電流(IB)。通常有兩個偏置電流:IB+和IB-,它們分別流入兩個輸入端。IB值的范圍很大,特殊類型運放的偏置電流低至60fA(大約每3µs通過一個電子),而一些高速運放的偏置電流可高達幾十mA。
單片運放的制造工藝趨于使電壓反饋運放的兩個偏置電流相等,但不能保證兩個偏置電流相等。在電流反饋運放中,輸入端的不對稱特性意味著兩個偏置電流幾乎總是不相等的。這兩個偏置電流之差為輸入失調(diào)電流IOS,通常情況下IOS很小。
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