运放学习笔记2——运放指标
1. 输入失调电压
1.1 定义:
在运放开环使用时,加载在两个输入端之间的直流电压使得放大器直流输出电压为 0。 也可定义为当运放接成跟随器且正输入端接地时,输出存在的非 0 电压。
1.2衡量指标:
1µV 以下:属于极优秀的;100µV 以下:的属于较好的;最大的有几十mV。
1.3 分析
任何一个放大器,无论开环连接或者反馈连接,当两个输入端都接地时, 理论上输出应该为 0,但运放内部两输入支路无法做到完全平衡,导致输出永远不会是 0。 此时保持放大器负输入端不变,而在正输入端施加一个可调的直流电压,调节它直到输出直流电压变为 0V,此时正输入端施加的电压的负值即为输入失调电压,用 VOS 表示。(Vos可正可负)
1.4 影响
当一个放大器被设计成 AF倍闭环电压增益(同相输入放大增益,也称噪声增益) 时,若放大器的失调电压为 Vos,则放大电路 0 输入时,输出存在一个等于 AFVos的直流电平,此输出被称为输出失调电压。 闭环增益越大,则输出失调电压也越大。
1.5 解决
如果被测信号包含直流量且你关心这个直流量,就必须选择 Vos 远小于被测直流量的放大器,或者通过运放的调零措施消除这个影响。如果仅关心被测信号中的交变成分,可以在输入端和输出端增加交流耦合电路,将其消除。
2. 失调电压漂移
2.1 定义:
当温度变化、时间持续、供电电压等自变量变化时, 输入失调电压会发生变化。输入失调电压随自变量变化的比值,称为失调电压漂移。
2.2 对策:
第一, 就是选择高稳定性,也就是上述漂移系数较小的运放。
第二,有些运放具有自归零技术,它能不断地测量失调并在处理信号过程中把当前失调电压减掉。这就可以抑制温度变化,时间流逝、电源电压变化引起的新的失调。这很好。但是这种运放内部都有高频的切换动作,会产生该频率噪声,使用时应该注意。
对应的,运放同样存在输入偏置电流和输入失调电流;
输入偏置电流 Ib 和输入失调电流 Ios分别为:
对一个放大电路,如果是同相比例器,其电压增益为:
对一个放大电路,如果是反相比例器,其电压增益为:
(图片出自<<你好,放大器>>)
3. 失调和偏置的影响
输入失调电压 Vos、输入偏置电流 Ib、输入失调电流 Ios理论上都应该为 0,但是实际上总是不为 0,影响放大器的正常工
作,后两个的影响依赖于放大电路外部的电阻。
影响主要表现在两个方面:
第一,在放大器 0 输入电压时,导致输出不为 0,这来自于输入失调电压,以及某些情况下偏置电流和失调电流;
第二,在电流检测时,影响检测精度,这主要来自于输入偏置电流。
对策:
1.选择合适的运放;
2.选择合适的适配电阻。(多参考数据手册)
高速运放电路,特别是电流反馈型运放,其外部电阻选择最好遵循数据手册建议,一般都比较小,1kΩ 以下。
eg:
信号放大处理:耦合—放大—跟随—整形(施密特触发器)
注:
此系列文章资料大多出处书籍<<你好,放大器>>,在此仅是留下自己看书的笔记,对一些知识点进行了总结,也对应的在工作之余,复习重读大学模电,数电等电路设计相关的知识。
参考: