模拟技术
理想中的运放因为虚断,是没有电流流进或流出输入端的,但现实中的运放会有偏置电流流进或流出输入端,运放的偏置电流是个坏孩子,它是运放与生俱来的特性(如下图的Ib1和Ib2),它对运放电路会产生什么影响呢?今天就来和大家一起分析下,下图以同相放大电路为例。
芯片手册中常见的偏置电流参数 上图运放蓝色部分我们将它看成一个理想运放,红色部分是现实中的运放,Ib1和Ib2分别是反相和同相端的偏置电流,参见下图,同相端因没有串联电阻,故同相端的偏置电流Ib2对电路不会产生误差。因理想运放输入端是虚断状态,根据基尔霍夫电流定律,可得出 I1=I2+Ib1--式1, 根据虚短特性,可知A点电压VA等于VIN, I1=(VOUT-VIN)/R2 I2=VIN/R1 分别代入式1 可得出:VOUT=Ib1*R2+(1+R2/R1)VIN.--式2 我们都知道此同相放大电路的放大倍数为(1+R2/R1)VIN,根据这个来观察式2,发现考虑到偏置电流的情况下,输出电压VOUT会产生一个Ib1*R2的误差,这个误差可以看成偏置电流Ib1流过反馈电阻R2产生的压降。
我们也可以换一种方式来分析以上现象,对于以上偏置电流产生的VOUT误差,可以这样来定量分析,当忽略运放的偏置电流时,即不考虑Ib1时,I1=I2. A点电压VA=VIN,当不忽略运放的偏置电流时,I1=I2+Ib1,此时还是VA=VIN,即A点的电压不变,说明流经R1的电流即I2不变,根据I1=I2+Ib1,可得出结论,不忽略偏置电流时,这个多出来的Ib1是完全通过增加流过R2上的电流I1来达到的。即得出结论,由于Ib1的存在,使流经电阻R2上的电流I1增大了Ib1倍,导致输出电压VOUT,产生了Ib1*R2的输出误差。 具体本例中,VOUT会产生Ib1*R2大的输出误差,200nA*99K等于将近20mV.可别小看了这区区20mV.在12位的ADC采集应用中,20mV的误差,你想想ADC会产生多少阶的误差? 本例中,运放同相端没有串联电阻的目的,是为了简化计算过程,为了能突出偏置电流的影响,如在同相端也串入合理大小的电阻的话,同样会使运放输出VOUT向相反的方向产生一个误差,元器件参数合理的话,正负两个方向的误差会叠加消除,使运放偏置电流产生的影响最小化。
编辑:黄飞
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