一文讀懂運放偏置電流和輸入失調電流

實際的運放等效電路為：一個理想運放加上輸入端的兩個電流源。
那麼什麼是偏置電流，什麼又是失調電流呢？

偏置電流
定義：當輸出維持在規定的電平時，兩個輸入端流進電流的平均值。

優劣範圍：60fA~100?A。這取決於運放輸入端結構，運放的兩個輸入端並不是絕對高阻的。

後果：第一，當用放大器接成跨阻放大測量外部微小電流時，過大的輸入偏置電流會分掉被測電流，使測量失準。第二，當放大器輸入端通過一個電阻接地時，這個電流將在電阻上產生不期望的輸入電壓。後麵將要所述的，用外部電阻實現匹配抵消偏置電流影響的措施，在此就失效了。

對策：為避免輸入偏置電流對放大電路的影響，最主要的措施是選擇IB較小的放大器。還有就是進行阻抗匹配。

這裏我們先提一下，如果通過匹配電阻來消除偏置電流的影響。大家看一下上圖，通過幾個等式就可以得到Vout的表達式。

這裏需要假設的是運放兩個輸入端的輸入電流相同，即Ib1=Ib2=IB。而因為需要消除這樣的影響，那麼就另Vout=0。繼而得到R3等於R1與R2的並聯。

所以如果要想消除偏置電流的影響，那麼對於R3的取值就是反饋電阻的並聯值。這個一般模電裏麵直接就會給出來，但是沒有給出原因。各位可能也不知所以然，所以就很容易忘記。

失調電流
§定義：當輸出維持在規定的電平時，兩個輸入端流進電流的差值。

§優劣範圍：20fA~100?A。數量級相差巨大，這取決於運放輸入端結構，FET輸入的會很小。

§理解：需要注意的是，這是數值的大小一般與該芯片的偏置電流相當。這很像一個班級的考試分數，平均大於70分，最大值與最小值差值大約也是70分（100分-30分）。我們很少見到奇怪的現象：偏置電流是失調電流的10倍，說明其一致性太好了。

§後果：失調電流的存在，說明兩個輸入端客觀存在的電流有差異，後麵將要所述的，用外部電阻實現匹配抵消偏置電流影響的措施，在此就失效了。

失調電壓誤差
說到這，運放的輸入失調電壓，輸入偏置電流，輸入失調電流，都是以直流分量存在的。因為這幾項的存在，會影響電路的靜態輸出電壓，即合力產生了輸出失調電壓。這是什麼，就是零飄。

上圖最底下這個等式，就是輸出電壓誤差與之相關的三個關鍵輸入的關係。輸入失調電壓，相互關聯的輸入偏置電流和輸入失調電流。電流的影響要帶上電阻。
這個時候如果你通過匹配電阻來降低輸出失調電壓的話，那麼就不太現實了。因為這些參數跟環境溫度，使用年限都相關，如果你調整完了，溫度一上來又給回去了。
所以減小輸出電壓誤差可以通過三個措施：即選擇低輸入失調電壓，低輸入偏置電流，低外部配置電阻。外部電阻越大，電流引起的輸出失調越明顯。盡管某些運放輸入偏置電流很小，隻要外部電阻足夠大，總能讓電流項在輸出失調中顯現作用。