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大家好，我是電源漫談，運(yùn)放是開(kāi)關(guān)電源中經(jīng)常使用的器件，或者使用于信號(hào)反饋，或者使用于信號(hào)放大等，理解其典型參數(shù)非常重要，本文通過(guò)分析運(yùn)放典型參數(shù)，梳理一下這部分知識(shí)。
圖1 典型運(yùn)放電路原理圖
我們基于圖1所示的同向放大原理圖來(lái)分析，這里我們將輸入信號(hào)設(shè)為0即接地處理，僅僅考慮運(yùn)放參數(shù)帶來(lái)的影響，而不考慮輸入信號(hào)對(duì)輸出電壓的影響，注意此處運(yùn)放的增益設(shè)為10.
這里，我們以LM2902B這個(gè)典型運(yùn)放的參數(shù)進(jìn)行分析，如圖2所示，其輸入失調(diào)電壓Vos為如下，
圖2 LM2902B的輸入失調(diào)電壓
從LM2902B的規(guī)格書(shū)上看出，我們得知它的常溫下典型輸入失調(diào)電壓為+-0.6mV，那就是說(shuō)，即使如圖沒(méi)有輸入電壓，運(yùn)放同相端也有一個(gè)+-0.6mV的電壓存在,類似的情況，當(dāng)用作反相放大器時(shí)，運(yùn)放反向端也會(huì)有一個(gè)+-0.6mV的電壓存在，那么，根據(jù)運(yùn)放的增益為10，則輸出端就會(huì)疊加一個(gè)+-6mV的電壓。
進(jìn)一步舉例，假設(shè)輸入電壓為100mV,則考慮輸入端疊加的失調(diào)電壓，則輸出電壓為（100-0.6）*10=994mV，或者輸出電壓為(100+0.6)*10=1006mV,所以當(dāng)運(yùn)放真實(shí)輸入信號(hào)較小時(shí)，且增益很大時(shí)，這個(gè)輸入失調(diào)電壓的影響就會(huì)反映出來(lái)。
此處需要注意，輸入失調(diào)電壓Vos對(duì)運(yùn)放輸出電壓的影響，僅僅和運(yùn)放設(shè)置的增益有關(guān)，而和周?chē)娮枳柚禑o(wú)關(guān)，這是這個(gè)參數(shù)的特性。
圖3 LM2902B的輸入失調(diào)電流
從規(guī)格書(shū)中看到，由于運(yùn)放的輸入阻抗不是無(wú)窮大，則在輸入端加上一定電壓就會(huì)流過(guò)一定電流，LM2902的輸入失調(diào)電流參數(shù)在全溫范圍內(nèi)+-5nA的值。
這里5nA的含義是，流入運(yùn)放一端和流出另一端的電流是不同的，二者差別是+-5nA，因此根據(jù)這個(gè)概念，在同相放大器的同向輸入端就可以看到一個(gè)5nA*9.09kohm=45uV的電壓，或者失調(diào)電流是另外的方向的話，就是-45uV電壓,這個(gè)電壓會(huì)被放大10倍，在輸出端達(dá)到450uV的電壓，這就是單純輸入失調(diào)電流Ios引起的輸出電壓誤差。這里輸入失調(diào)電流Ios的概念可以用差模電流的角度去理解。
這里值得注意的是，輸入失調(diào)電流Ios引起的輸出電壓誤差和運(yùn)放外接的電阻值有關(guān)，當(dāng)電阻較大時(shí)，輸入失調(diào)電流影響更大。
圖4 LM2902B的輸入偏置電流
從規(guī)格書(shū)上看，LM2902B的輸入偏置電流Ib是全溫范圍為-50nA，它表示是從反向端和同相端流出的相同數(shù)值的電流，在上述圖中為了阻抗匹配，運(yùn)放兩端的輸入電阻是一樣的（反向端考慮并聯(lián)），輸入偏置電流影響不明顯。假設(shè)運(yùn)放兩端輸入電阻不相同時(shí)，如同相端采用20kohm電阻接地，那么運(yùn)放兩端的電阻差異是10.91kohm，這就在輸入端引起50nA*10.91kohm=545uV的電壓差異，這個(gè)電壓差異被放大10倍后為5.45mV的輸出誤差，所以從上述討論來(lái)看，應(yīng)對(duì)輸入偏置電流的影響，需要在運(yùn)放輸入兩端添加相同的等效電阻值。
綜上所述，應(yīng)對(duì)輸入失調(diào)的影響的方法：
1.所用的運(yùn)放周?chē)娮璞M可能地小，這樣可以減小輸入失調(diào)電流Ios的影響，可想而知會(huì)導(dǎo)致更大的電源驅(qū)動(dòng)電流，
2.確保連接在兩個(gè)輸入端的阻抗匹配，以減小Ib的影響，
3.選擇合適的輸入失調(diào)電壓的運(yùn)放，減小Vos的影響，
一般來(lái)說(shuō)，低失調(diào)電壓Vos的運(yùn)放會(huì)導(dǎo)致更高的工作電流和更低的帶寬，所以在實(shí)際使用中需要綜合考慮。
參考資料：實(shí)用開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)