运放中输入偏置电流和输入失调电流的区别
运放的
输入偏置电流
:
为了使运放输入级放大器工作在线性区
,
所必须输入的一个直流电流
,
在双极晶体管输入的运放
,
偏置电流就是输入管的基极电流
,
在
MOS
管输入的运放是指栅极漏电
流
.
输入失调电流
:
与输入失调电压一样
,
都是描述运放差分输入的对称性的
.
理想的差分输入应
该是完全对称的
,
但由于设计和工艺过程的偏差
,
正负两个输入端的特性不会完全相同
.
这两个失
调参数的定义是
,
当输出为
0
时两个输入端的输入电压差
(
失调电压
)
和输入电流
-
即偏置电流的
差
(
失调电流
),
显然在理想状态下它们都应该为
0.
输入失调电流
=|IB1-IB2|
输入偏置电流
=1
/
2
(
IB1+IB2
)
IB1
、
IB2
为输入级差放管的输入偏置电
流
2
、输入偏置电流(
bias
)
运放是集成在一个芯片上的晶体管放大器
,
偏置电流
bias
current
就是第一级放大器输入晶体
管的基极直流电流
.
这个电流保证放大器工作在线性范围
,
为放大器提供直流工作点
.
因为运算放
大器要求尽可能宽的共模输入电压范围
,
而且都是直接耦合的
,
不可能在芯片上集成提供偏置电流
的电流源
.
所以都设计成基极开路的
,
由外电路提供电流
.
因为第一级偏置电流的数值都很小
,
uA
到
nA
数量级
,
所以一般运算电路的输入电阻和反馈电阻就可以提供这个电流了
.
而运放的偏置电
流值也限制了输入电阻和反馈电阻数值不可以过大
,
使其在电阻上的压降与运算电压可比而影响了
运算精度
.
或者不能提供足够的偏置电流
,
使放大器不能稳定的工作在线性范围
.
如果设计要求一
定要用大数值的反馈电阻和输入电阻
,
可以考虑用
J-FET
输入的运放
.
因为
J-FET
是电压控制器件
,
其输入偏置电流参数是指输入
PN
结的反向漏电流
,
数值应在
pA
数量级
.
同样是电压控制的还有
MOSFET
器件
,
可以提供更小的输入漏电流
.
另外一个有关的运放参数是输入失调电流
offset
current,
是指两个差分输入端偏置电流的误差
,
在设计电路中也应考虑
.
电路设计时应注意：
运放的
输入偏置电流是不可避免的，输入端必须有提供输入偏置电流的通路。在设计高精度直流放大放大
器或选用具有较大输入偏置电流的运放时，必须使运放两端直流通道电阻相等，这样子才能平衡输
入偏置电流。
3
：输入失调电流(
inputoffsetcurrent
)和输出失调电压
如果运放两个输入端上的电压均为
0V
，则输出端电压也应该等于
0V
。但事实上，输出端总有
一些电压，该电压称为失调电压
VOS
。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益，得到结果称
为输入失调电压或输入参考失调电压。这个特性在数据表中通常以
VOS
给出。
VOS
被等效成一个与
运放反相输入端串联的电压源。必须对放大器的两个输入端施加差分电压，以产生
0V
输出。
VOS
随着温度的变化而改变，这种现象称为漂移，漂移的大小随时间而变化。漂移的温度系数
TCVOS
通常会在数据表中给出，但一些运放数据表仅提供可保证器件在工作温度范围内安全工作的
第二大或者最大的
VOS
。这种规范的可信度稍差，因为
TCVOS
可能是不恒定的，或者是非单调变化
的。
VOS
漂移或者老化通常以
mV/
月或者
mV/1,000
小时来定义。
但这个非线性函数与器件已使用时
间的平方根成正比。例如，老化速度
1mV/1,000
小时可转化为大约
3mV/
年，而不是
9mV/
年。老化
速度并不总是在数据表中给出，即便是高精度运放。
理想运放的输入阻抗无穷大，因此不会有电流流入输入端。但是，在输入级中使用双极结晶体
管
(BJT)
的真实运放需要一些工作电流，该电流称为偏置电流
(IB)
。通常有两个偏置电流：
IB+
和
IB-
，
它们分别流入两个输入端。
IB
值的范围很大，
特殊类型运放的偏置电流低至
60fA(
大约每
3µs
通过一
个电子
)
，而一些高速运放的偏置电流可高达几十
mA
。
单片运放的制造工艺趋于使电压反馈运放的两个偏置电流相等，但不能保证两个偏置电流相
等。在电流反馈运放中，输入端的不对称特性意味着两个偏置电流几乎总是不相等的。这两个偏置
电流之差为输入失调电流
IOS
，通常情况下
IOS
很小。
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