运算放大器失调电压和偏置电流限制

摘要

输入失调电压是会添加到输入信号中或从输入信号中减去的直流误差源。输入偏置电流是运算放大器输入端子上的直流电流，该电流在流过源电阻和/或反馈电阻器时转换为失调电压。这些误差源受温度、电源电压、输入共模电压和输出电压的影响。本文档展示了如何计算与输入失调电压和输入偏置电流相关的误差。本文档还介绍了运算放大器技术中失调电压和偏置电流的影响。它包括用于更大限度地减小失调电压和偏置电流的内部 IC 设计方法。了解该材料有助于您根据特定的系统要求选择最佳的放大器。

商标

e-Trim®is a reg TM ofTI corporate name.

Other TMs

1 输入失调电压 (V_OS) 定义

输入失调电压可以被建模为与运算放大器的同相输入串联的误差电压源（请参阅图 1-1）。失调电压的范围为微伏级至毫伏级（请参阅表 1-1）。对于放大器，术语精密通常用于描述输入失调电压低于 1mV 的放大器。

图 1-1 失调电压模型

由于失调电压源直接与运算放大器输入串联，因此对于小输入信号范围，失调电压误差的影响更显著。图 1-2 和图 1-3 说明了增益为 10V/V 和 100V/V 时放大器的 1mV 失调电压引入的误差。方程式 1 至方程式 4 展示了针对 10V/V 增益的误差计算，方程式 5 至方程式 8 展示了针对 100V/V 的计算。在两种情况下，施加的输入信号都将输出驱动至接近满标度（5V 电源上为 4.5V）。请注意，当增益增加 10 倍时，百分比误差会增加 10 倍。因此，在增益较高的系统中，失调电压通常是一个更大的问题。

图 1-2 低增益中的输出失调电压和百分比误差

方程式 1.

$G = \frac{R_{F}}{R_{G}} + 1 = \frac{9 k Ω}{1 k Ω} + 1 = 10 V / V$

方程式 2.

$V_{O U T} = (V_{I N} + V_{O S}) G = (450 m V + 1 m V) (10 V / V) = 4.51 V$

方程式 3.

$V_{O U T (I d e a l)} = (V_{I N}) G = (450 m V + 1 m V) (10 V / V) = 4.50 V$

方程式 4.

$E r r o r (%) = 100 (\frac{V_{O U T} - V_{O U T (I d e a l)}}{V_{O U T (I d e a l)}}) = 100 (\frac{4.51 V - 4.50 V}{4.50 V}) = 0.22 %$

图 1-3 高增益中的输出失调电压和百分比误差

方程式 5.

$G = \frac{R_{F}}{R_{G}} + 1 = \frac{99 k Ω}{1 k Ω} + 1 = 100 V / V$

方程式 6.

$V_{O U T} = (V_{I N} + V_{O S}) G = (45 m V + 1 m V) (100 V / V) = 4.60 V$

方程式 7.

$V_{O U T (I d e a l)} = (V_{I N}) G = (45 m V + 1 m V) (100 V / V) = 4.50 V$

方程式 8.

$E r r o r (%) = 100 (\frac{V_{O U T} - V_{O U T (I d e a l)}}{V_{O U T (I d e a l)}}) = 100 (\frac{4.60 V - 4.50 V}{4.50 V}) = 2.22 %$