淺談運放電路的輸入偏置電流Ib和輸入失調(diào)電流Ios

模型圖

眾所周知，理想運放是沒有輸入偏置電流Ib和輸入失調(diào)電流Ios 的。但每一顆實際運放都會有輸入偏置電流Ib和輸入失調(diào)電流Ios 。我們可以用下圖 1 中的模型來說明它們的定義。

圖 1 模型圖

定義

由于運放兩個輸入極都有漏電流的存在。我們可以理解為，理想運放的各個輸入端都串聯(lián)進了一個電流源，正相輸入端表示為：Ib+，反向輸入端定義為：Ib-。這兩個電流源的電流值一般為不相同。也就是說，實際的運入，會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Ib就定義這兩個電流的平均值，這個很好理解。

輸入失調(diào)電流Ios，就定義為兩個電流的差。

產(chǎn)生的來源

說完定義，下面我們要深究一下這個電流的來源。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。采用的晶體管，要么是雙極型晶體管BJT，要么是場效應管FET。

如下圖 2 所示，對于BJT，要使其工作在線性區(qū)，就要給基極提供偏置電壓，或者說要有比較大的基極電流，也就是常說的，三極管是電流控制器件。那么其偏置電流就來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管子的完全匹配，所以這兩個管子Q1和Q2的基極電流總是有這么點差別，也就是輸入的失調(diào)電流。BJT型輸入的運放這兩個值還是比較大的，進行電路設計時，不得不考慮。而對于FET輸入的運放，由于其是電壓控制電流器件，可以說它的柵極電流是很小很小的，一般會在fA級。

但是，它的每個輸入引腳都有一對ESD保護二極管。這兩個二極管都是有漏電流的，這個漏電流一般會比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(gòu)成了輸入失調(diào)電流的主要成份。

圖 2 運放輸入級結(jié)構(gòu) 使用注意點：

輸入偏置電流會流過外面的電阻網(wǎng)絡，從而轉(zhuǎn)化成運放的失調(diào)電壓，再經(jīng)運放后就到了運入的輸出端，造成了運放的輸入誤差。這也就說明了，在反向放大電路中，為什么要在運放的同相輸入端連一個電阻再接地的原因。并且這個電阻要等于反向輸入端的電阻和反饋電阻并聯(lián)后的值。這就是為了使兩個輸入端偏置電流流過電阻時，形成的電壓值相等，從而使它們引入的失調(diào)電壓為0。

再有一點，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(zhuǎn)化的光電源信號更微弱，常常為nA級甚于pA級。這個電路的本意是想讓光電流向反饋電阻流動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大，剛這個微弱的光電流會有一部分流入到運放的輸入端，而達不到預設的I/V線性轉(zhuǎn)化。

還需要注意的一點，許多運放的輸入失調(diào)電流會隨著溫度的變化而變化，如果設計的系統(tǒng)是在很寬的溫度范圍內(nèi)工作，這一因素不得不考慮。
編輯：hfy