輸入失調(diào)電壓對放大電路的影響

在實際應(yīng)用中，輸入失調(diào)電壓的存在，將使得放大電路的輸出，產(chǎn)生不期望的、額外的直流電壓。以圖1電路為例，這是一個標(biāo)準(zhǔn)的同相比例器，增益為101。輸入信號為幅度5mV的正弦波，頻率為1kHz，直流偏移量為0V，按照理論分析，電路輸出應(yīng)為幅度505mV，直流偏移量等于0V的正弦波。

圖1, 失調(diào)電壓舉例電路1

但是，實際的輸出波形如圖2所示，可以看出，輸出峰峰值是正確的，但波形含有200mV左右的直流偏移量。這是設(shè)計者不期望的，但它卻出現(xiàn)了。我們稱這個200mV的輸出直流偏移量為“輸出失調(diào)電壓”，用UOS_OUT表示，它的標(biāo)準(zhǔn)定義是：一個放大電路，當(dāng)輸入為0時，輸出存在的直流電壓。它與電路中的運放的輸入失調(diào)電壓有關(guān)，也與電路的增益有關(guān)，也與偏置電流，外部電阻值等有關(guān)，不屬于運放固有參數(shù)，因此數(shù)據(jù)手冊不會給出。

圖2 失調(diào)電壓舉例電路1的輸入輸出波形

為了解釋輸入失調(diào)電壓對運放電路的影響，將圖1所示的電路，用僅含有輸入失調(diào)電壓的運放模型代入，得到圖3。分析如下：

即，信號被放大G倍的同時，輸出端還包含了G倍輸入失調(diào)電壓的直流分量，也就是輸出失調(diào)電壓。

在TINA模型中，LM324的輸入失調(diào)電壓被設(shè)置為2mV，因此，經(jīng)過101倍放大后，理論上應(yīng)為202mV的輸出失調(diào)電壓，目測200mV很正常。

圖3 含運放輸入失調(diào)電壓等效模型的同相比例器電路

從這個電路的分析可以了解到，為什么運放的輸入信號明明沒有直流分量，但是輸出卻有直流分量了，而且還不小呢，因為輸入失調(diào)電壓是任何一個運放都存在的，它來自于運放內(nèi)部電路的電路結(jié)構(gòu)以及非對稱性，是難以從根本上消除的。

高速運放或者通用運放，輸入失調(diào)電壓一般在mV數(shù)量級。而精密運放的輸入失調(diào)電壓較小，一般可以小于10μV。ADI公司生產(chǎn)的ADA4528-1，采用0漂移技術(shù)，其輸入失調(diào)電壓典型值常溫下為0.3μV，最大值不超過2.5μV，且失調(diào)電壓隨溫度變化不超過0.015μV/℃，屬于極為優(yōu)秀的。TI公司生產(chǎn)的TLC2652，也具有類似的性能，但它的外部需要接一個電容。

輸入失調(diào)電壓，特別是輸入失調(diào)電壓溫漂，對直流放大器，比如電子秤、萬用表中的前端測量電路，影響巨大。