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運(yùn)算放大器的輸入阻抗那么大,為什么還需要輸入偏置電流?1000字搞定運(yùn)放電路設(shè)計(jì)之輸入偏置電流

硬件那點(diǎn)事兒 ? 2024-11-06 16:17 ? 次閱讀

關(guān)注微信公眾號(hào):硬件那點(diǎn)事兒

Part 01

前言

想必大家都知道我們在應(yīng)用運(yùn)放搭建電路時(shí),使用的最基本的一條設(shè)計(jì)原則就是“虛斷”,所謂虛斷就是運(yùn)放輸入電阻比較大,輸入電流就比較小,小到我們可以“忽略不計(jì)”,這個(gè)忽略不計(jì)是要打引號(hào)的,為什么呢?說白了就是我們說的大或是小都是相對而言的,舉個(gè)例子,一分錢相對于100元可以相當(dāng)于忽略不計(jì),但是一分錢相對于1毛錢那就不能忽略不計(jì)了。輸入偏置電流,輸入失調(diào)電流,失調(diào)電壓,我們將會(huì)分為三篇文章講解,歡迎大家關(guān)注我,以便查閱后續(xù)文章。

Part 02

輸入偏置電流定義

所有運(yùn)算放大器都具有輸入偏置電流,也就是流經(jīng)輸入端子的電流。為什么說是流經(jīng)呢而不說流入,這是因?yàn)楦鶕?jù)組成運(yùn)放的輸入晶體管的類型不同,偏置電流可以是流入或流出輸入端子。我們一般把運(yùn)算放大器的輸入偏置電流定義為運(yùn)放同相端輸入偏置電流 IB+和反相端輸入偏置電流 IB-的平均值,即(IB+ + IB-)/2。輸入失調(diào)電流 (I OS ) 等于同相端子 ( IB+ ) 處的輸入偏置電流減去放大器反相 ( IB- ) 端子處的輸入偏置電流之差。偏移電流通常比偏置電流小一個(gè)數(shù)量級(jí)。輸入偏置電流不同于為了避免負(fù)載效應(yīng)而應(yīng)該最小化的電流。該輸入偏置電流是運(yùn)算放大器正常運(yùn)行所必需的。該輸入偏置電流施加在運(yùn)算放大器的反相和同相端子上。

關(guān)于輸入偏置電流,我們可以在運(yùn)算放大器的規(guī)格書查閱具體的數(shù)值,比如下圖的input bias current參數(shù),這個(gè)數(shù)值受溫度影響比較大。輸入偏置電流的幅度可以從 nA 到 pA級(jí)別不等。一般來說,MOSFET 運(yùn)算放大器的偏置電流比 BJT 類型的要小。雙極型晶體管的輸入偏置電流一般在nA級(jí)別,而MOSFET/JFET類型的運(yùn)放一般在pA級(jí)別。

Part 03

輸入偏置電流的產(chǎn)生原因

模電中大家都學(xué)過,運(yùn)放可以分為三大部分,分別是輸入級(jí),中間級(jí),輸出級(jí)。而輸入級(jí)一般是基于BJT(三極管)或者FET結(jié)構(gòu)的長尾式差分輸入。對于BJT來說,由于三極管工作在放大區(qū)是需要提供一定的偏置電流的,因此需要提供輸入電流,一般是從nA到uA級(jí)別;對于FET來說,由于場效應(yīng)管本身是場控器件,但還是存在一定的漏電流,但是電流非常小,一般是fA或者pA級(jí)別。大家可以記住,三極管是流控型器件,所需輸入電壓比較小,需要的輸入電流比較大,MOS管是壓控型器件,所需輸入電流比較小,需要的輸入電壓比較大,另外需要注意的是,目前運(yùn)放一般都做成了集成芯片的形式,對ESD性能是由要求的,所以有些運(yùn)放會(huì)在輸入端增加鉗位二極管做保護(hù),大家可以參考具體的規(guī)格書,但是由于鉗位二極管的存在,增大了這個(gè)運(yùn)放輸入端漏電流的大小。

Part 04

結(jié)尾

123關(guān)于運(yùn)算放大器的輸入偏置電流就講到這里,后續(xù)我們會(huì)講解輸入失調(diào)電流,失調(diào)電壓,大家記得關(guān)注查閱哦。


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原文標(biāo)題:運(yùn)算放大器的輸入阻抗那么大,為什么還需要輸入偏置電流?1000字搞定運(yùn)放電路設(shè)計(jì)之輸入偏置電流

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