運(yùn)放輸出失調(diào)電壓的影響以及應(yīng)對(duì)方法說(shuō)明

前言

前兩篇文章我們講述了運(yùn)算放大器輸入偏置電流，輸入失調(diào)電流，作為運(yùn)放特性參數(shù)講解三部曲的最后一篇文章，我們今天會(huì)講一下運(yùn)放失調(diào)電壓。在理想運(yùn)算放大器的情況下，當(dāng)輸入電壓 (V i ) 為 0 V時(shí)，V IN(+)和 V IN(-)端子的直流電壓完全匹配。 然而，實(shí)際上存在以下差異V IN(+)和 V IN(-)端子之間的輸入阻抗和輸入偏置電流，導(dǎo)致它們的電壓略有不同。這種稱為輸入失調(diào)電壓的差值乘以增益，表現(xiàn)為與運(yùn)放理想輸出電壓的偏差。

特別是我們當(dāng)用運(yùn)放設(shè)計(jì)傳感器電路時(shí)，由于傳感器對(duì)于精度要求比較高，那么運(yùn)算放大器的輸入偏移電壓會(huì)導(dǎo)致傳感器檢測(cè)靈敏度的誤差。為了將傳感器測(cè)試誤差保持在規(guī)定的容差水平以下，硬件工程師在設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇具有低輸入失調(diào)電壓的運(yùn)算放大器。

輸入失調(diào)電壓的影響

參考下面的電路圖，該電路為同相放大電路，電路增益為(R1+R2)/R1，輸入失調(diào)電壓可以看作是電壓源，這樣電路中就有兩個(gè)電壓源，遇到這種多電源電路最簡(jiǎn)單的處理方式就是疊加定理，把另外一個(gè)電壓源短路處理，來(lái)考慮單獨(dú)一個(gè)電壓源對(duì)輸出的影響，這樣輸入輸入失調(diào)電壓是Vio，那么由此產(chǎn)生的輸出電壓偏移就是Vio*(R1+R2)/R1=Vio*A，其中A是電路的增益，也就是說(shuō)電路的增益越大，那么輸入失調(diào)電壓對(duì)輸出的影響越大。

圖 2 具有輸入偏移的反相放大器的輸出波形

那么我們?cè)撊绾螐浹a(bǔ)失調(diào)電壓的影響呢？運(yùn)放制造商通常會(huì)做出一些設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)整封裝，進(jìn)而調(diào)整運(yùn)算放大器的偏移。通常，運(yùn)算放大器封裝上的兩個(gè)額外端子用于連接外部“微調(diào)”電位計(jì)。這些連接點(diǎn)被標(biāo)記為offset null，在 741單運(yùn)算放大器上，偏移零點(diǎn)連接點(diǎn)是 8 引腳，DIP 封裝上的引腳 1 和 5。并以下圖這種方式使用：

所以我們可以看出來(lái)，從輸入偏置電流，到輸入失調(diào)電流，再到輸出失調(diào)電壓，這是一個(gè)由因到果的過(guò)程，我們?cè)诶斫膺@些名詞概念的時(shí)候，要綜合來(lái)看，這樣我們理解的時(shí)候也會(huì)更透徹。隨便打開(kāi)一個(gè)運(yùn)放規(guī)格書(shū)，一般會(huì)給出運(yùn)放輸入失調(diào)電壓，這個(gè)時(shí)候我們可以根據(jù)運(yùn)放外圍電路的配置去計(jì)算放大倍數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出輸出失調(diào)電壓。

審核編輯：符乾江