在實際應用中,輸入失調電壓的存在,將使得放大電路的輸出,產生不期望的、額外的直流電壓。以圖1電路為例,這是一個標準的同相比例器,增益為101。輸入信號為幅度5mV的正弦波,頻率為1kHz,直流偏移量為0V,按照理論分析,電路輸出應為幅度505mV,直流偏移量等于0V的正弦波。
圖1, 失調電壓舉例電路1
但是,實際的輸出波形如圖2所示,可以看出,輸出峰峰值是正確的,但波形含有200mV左右的直流偏移量。這是設計者不期望的,但它卻出現了。我們稱這個200mV的輸出直流偏移量為“輸出失調電壓”,用UOS_OUT表示,它的標準定義是:一個放大電路,當輸入為0時,輸出存在的直流電壓。它與電路中的運放的輸入失調電壓有關,也與電路的增益有關,也與偏置電流,外部電阻值等有關,不屬于運放固有參數,因此數據手冊不會給出。
圖2 失調電壓舉例電路1的輸入輸出波形
為了解釋輸入失調電壓對運放電路的影響,將圖1所示的電路,用僅含有輸入失調電壓的運放模型代入,得到圖3。分析如下:
即,信號被放大G倍的同時,輸出端還包含了G倍輸入失調電壓的直流分量,也就是輸出失調電壓。
在TINA模型中,LM324的輸入失調電壓被設置為2mV,因此,經過101倍放大后,理論上應為202mV的輸出失調電壓,目測200mV很正常。
圖3 含運放輸入失調電壓等效模型的同相比例器電路
從這個電路的分析可以了解到,為什么運放的輸入信號明明沒有直流分量,但是輸出卻有直流分量了,而且還不小呢,因為輸入失調電壓是任何一個運放都存在的,它來自于運放內部電路的電路結構以及非對稱性,是難以從根本上消除的。
高速運放或者通用運放,輸入失調電壓一般在mV數量級。而精密運放的輸入失調電壓較小,一般可以小于10μV。ADI公司生產的ADA4528-1,采用0漂移技術,其輸入失調電壓典型值常溫下為0.3μV,最大值不超過2.5μV,且失調電壓隨溫度變化不超過0.015μV/℃,屬于極為優秀的。TI公司生產的TLC2652,也具有類似的性能,但它的外部需要接一個電容。
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