运放的偏置电流和失调电流_放大电路偏置电阻作用

1 电阻应用电阻之运放如何消除偏置电流的影响

我们会发现一个问题，或者前辈告诉我们无论是电压跟随或者正相比例还是其他运放应用电路，一定要在正相输入端串入一个电阻，而且这个电阻的值等于反向输入端反馈电阻网络的并联。

为什么要这么做？就是因为理想运放和实际运放是有区别的，实际运放因为其结构的问题导致其在输入端存在偏置电流，正是因为偏置电流的存在导致我们要传递微小的信号的时候就会该偏置电流就会影响或者淹没我们的微小有用小信号。

1.1 现象和解决方法

不管任何运放电路，想让偏置电流的影响降到最低，则只要正相输入端和反向输入端也即是让两个基极的电阻相等即可。

需要了解一下运放虚短虚断的基本概念，这个还是比较简单的，不再描述了。我们还需要知道对于理想运放来说输入阻抗无穷大，就能保证小信号全部传递到输入端，输出阻抗无穷小，就能保证输出全部传递到负载。

1.2 运放存在偏置电流

运放存在偏执电流示意图如下：

看下BJT和MOS管电阻组成的运放各自的偏置电流：

BJT 构成的双极型运放，其输入级的电路如上，其输入偏置电流的典型值是 nA 级。

若运放的输入级运放采用 MOSFET ，则其输入偏置电流的典型值是 pA级；为什么呢？因为栅极处是 SiO2 的绝缘物，阻抗无穷大，所以偏置电流较小。

1.3 解决方案公式推导

我们先看下几个概念：

• 输入偏置电流 Iin(bias) = （ Ib- + Ib+ ） /2 = 8.5pA
• 输入失调电流 Iin(off) = (Ib+ – Ib-) = 1pA

还有另外一种叫法：

• 输入补偿电流 =Iin(off) = (Ib+ – Ib-) ；
• 输入偏置电流 =Iin(bias) = （ Ib- + Ib+ ） /2

通常情况下， Iin(off) ≤ Iin(bias) / 4, 即 1pA < 8.5pA。此时得到的差分输入电压就等于：Ib+Rb+ （正相端的基极电阻） – ( Ib- * Rb-( 反相端的基极电阻 )) ，if 让 Rb+ = Rb- = Rb, 则差分输入电压 = Rb(Ib+ – Ib-) = RbIin(off)而 Iin(off) < Iin(bias)/4, 则此时基极电流不相等产生的偏置电流的影响在这个等式中被消除了，所以当两个电阻相等的时候，此时只剩下了输入失调电流的影响。

下面再以下图为例看下详细的推导过程：

b+ = Iin(bias) + Iin(off)/2
Ib- = Iin(bias) – Iin(off)/2
Vin = Ib+*Rb1-Ib-*Rb2 = (Iin(bias) + Iin(off)/2)*Rb1-(Iin(bias) -Iin(off)/2)*Rb2
if Rb1 = Rb2 = Rb,then
Vin= (Iin(bias) + Iin(off)/2)*Rb-(Iin(bias) – Iin(off)/2)*Rb
= （ Iin(bias) + Iin(off)/2 – (Iin(bias) – Iin(off)/2) ） Rb
= Iin(off)Rb, Iin(bias) 刚好被消掉，if 让 Rb+ = Rb- = Rb, 则差分输入电压 = Rb(Ib+ – Ib-) = RbIin(off)而 Iin(off) < Iin(bias)/4, 则此时基极电流不相等产生的偏置电流的影响在这个等式中被消除了，所以当两个电阻相等的时候，此时只剩下了输入失调电流的影响。

其实这里看的并不是很懂，日后再回头看！

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