靜態(tài)參數(shù)-輸入失調(diào)電壓

| 預告 |

對于運放的認知，初學者可能只記得虛短虛斷、輸入阻抗/開環(huán)增益無窮大，但是若要設計一個性能優(yōu)良的放大器，熟悉運放其他一些參數(shù)指標必不可少。

這些參數(shù)可分成兩大類：靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)。靜態(tài)參數(shù)主要描述運放的時域特性，而動態(tài)參數(shù)更多描述的是頻域上的，或者與頻率和一些統(tǒng)計規(guī)律有關(guān)，這些將會慢慢分享給大家。

| 先看一個輸入電壓為0的跟隨器 |

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們知道跟隨器的輸出電壓與輸入電壓相等，但上圖的跟隨器輸入電壓為0輸出電壓卻為30.59uV，為什么輸出不為0呢？事實上，實際運放的兩個輸入端不能做到真正的完美匹配，當運放在對信號進行運算時總會引入誤差，這就是我們要說的輸入失調(diào)電壓。

| 什么是輸入失調(diào)電壓？ |

◆ 輸入失調(diào)電壓的定義： 為了使運放的輸出電壓等于0，須在運放的兩個輸入端加入一個小電壓，這個小電壓就叫輸入失調(diào)電壓 VOS （Input Offset Voltage），我們有時候為了方便會直接叫失調(diào)電壓。

◆ 為什么叫輸入失調(diào)電壓而不叫輸出失調(diào)電壓？ 對于理想運放來說，當運放兩端的輸入電壓相等時輸出電壓為0，但是在實際的運放當中，輸出電壓不為0，它要么是電源正軌要么是電源負軌，甚至出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)的情況。所以輸出失調(diào)電壓的叫法不能表征運放這一特性，我們總不能把電源正軌或者負軌電壓叫做失調(diào)電壓。

◆ 輸入失調(diào)電壓可正可負。

◆ 輸入失調(diào)電壓是運放內(nèi)部兩個輸入端的晶體管失配造成的。

| 輸入失調(diào)電壓如何折算 |

為了更好地分析VOS對放大器輸出的影響，下面將它進行一個抽象表示如圖-1。

· 圖-1 ·

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如上圖，我們將VOS等效成一個電壓源，它與輸入電壓串聯(lián)。通過虛短虛斷或者類比很容易得到最終該同相放大器的增益公式，如公式-1所示。

· 公式-1 ·

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| 仿真驗證 |

從OP07E的手冊或者 Spice Model 可以看到OP07E的VOS=30uV，如圖-2。

· 圖-2 ·

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· 仿真結(jié)果 ·

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從仿真結(jié)果來看，會發(fā)現(xiàn)運放輸出電壓并不等于30uV。這里要說明一下，上圖并不是嚴格測量VOS的電路，因為這個電路并不符合VOS的定義，這里只是為了說明問題，測量方法會在以后分享。

此外，運放的固有靜態(tài)參數(shù)不單單只有VOS會影響其輸出，比如PSRR、CMRR也會影響。

| 輸入失調(diào)電壓的溫漂TC |

半導體器件總是受溫度影響，而運放的VOS是受溫度影響較大的一個參數(shù)。IC廠商測量VOS溫漂的方法就是在不同的溫度下測VOS，然后再對時間求導，如公式-2。

· 公式-2·

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| 溫漂TC計算示例 |

如上圖，在25℃下，VOS=45uV，假如運放工作在75℃下，則最終VOS產(chǎn)生的偏差為：

所以最終運放的輸入信號相當于原來的輸入信號再加上一個60uV的直流信號。