运放失调电压和失调电流（一文读懂运放偏置电流和输入失调电流）

实际的运放等效电路为：一个理想运放加上输入端的两个电流源。

那么什么是偏置电流，什么又是失调电流呢？

偏置电流（Input offset current）

§定义：当输出维持在规定的电平时，两个输入端流进电流的平均值。

§优劣范围：60fA~100µA。这取决于运放输入端结构，运放的两个输入端并不是绝对高阻的。

§后果：第一，当用放大器接成跨阻放大测量外部微小电流时，过大的输入偏置电流会分掉被测电流，使测量失准。第二，当放大器输入端通过一个电阻接地时，这个电流将在电阻上产生不期望的输入电压。后面将要所述的，用外部电阻实现匹配抵消偏置电流影响的措施，在此就失效了。

§对策：为避免输入偏置电流对放大电路的影响，最主要的措施是选择IB较小的放大器。还有就是进行阻抗匹配。

这里我们先提一下，如果通过匹配电阻来消除偏置电流的影响。大家看一下上图，通过几个等式就可以得到Vout的表达式。

这里需要假设的是运放两个输入端的输入电流相同，即Ib1=Ib2=IB。而因为需要消除这样的影响，那么就另Vout=0。继而得到R3等于R1与R2的并联。

所以如果要想消除偏置电流的影响，那么对于R3的取值就是反馈电阻的并联值。这个一般模电里面直接就会给出来，但是没有给出原因。各位可能也不知所以然，所以就很容易忘记。

失调电流（Input offset current）

§定义：当输出维持在规定的电平时，两个输入端流进电流的差值。

§优劣范围：20fA~100µA。数量级相差巨大，这取决于运放输入端结构，FET输入的会很小。

§理解：需要注意的是，这是数值的大小一般与该芯片的偏置电流相当。这很像一个班级的考试分数，平均大于70分，最大值与最小值差值大约也是70分（100分-30分）。我们很少见到奇怪的现象：偏置电流是失调电流的10倍，说明其一致性太好了。

§后果：失调电流的存在，说明两个输入端客观存在的电流有差异，后面将要所述的，用外部电阻实现匹配抵消偏置电流影响的措施，在此就失效了。

失调电压误差（Output voltage error）

说到这，运放的输入失调电压，输入偏置电流，输入失调电流，都是以直流分量存在的。因为这几项的存在，会影响电路的静态输出电压，即合力产生了输出失调电压。这是什么，就是零飘。

上图最底下这个等式，就是输出电压误差与之相关的三个关键输入的关系。输入失调电压，相互关联的输入偏置电流和输入失调电流。电流的影响要带上电阻。

这个时候如果你通过匹配电阻来降低输出失调电压的话，那么就不太现实了。因为这些参数跟环境温度，使用年限都相关，如果你调整完了，温度一上来又给回去了。

所以减小输出电压误差可以通过三个措施：即选择低输入失调电压，低输入偏置电流，低外部配置电阻。外部电阻越大，电流引起的输出失调越明显。尽管某些运放输入偏置电流很小，只要外部电阻足够大，总能让电流项在输出失调中显现作用。

54攻城狮，全网同名。记录硬件技术思考、个人成长。关注我公众号，一起交流成长。