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学到了！偏置电流是怎样影响运放电路的？

硬件笔记本 2022-11-02 07:30
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理想中的运放因为虚断，是没有电流流进或流出输入端的，但现实中的运放会有偏置电流流进或流出输入端，运放的偏置电流是个坏孩子，它是运放与生俱来的特性（如下图的Ib1和Ib2），它对运放电路会产生什么影响呢?今天就来和大家一起分析下，下图以同相放大电路为例。



芯片手册中常见的偏置电流参数
上图运放蓝色部分我们将它看成一个理想运放，红色部分是现实中的运放，Ib1和Ib2分别是反相和同相端的偏置电流，参见下图，同相端因没有串联电阻，故同相端的偏置电流Ib2对电路不会产生误差。因理想运放输入端是虚断状态，根据基尔霍夫电流定律，可得出 I1=I2+Ib1--式1,
根据虚短特性，可知A点电压VA等于VIN, 
I1=(VOUT-VIN)/R2
I2=VIN/R1 分别代入式1
可得出：VOUT=Ib1*R2+(1+R2/R1)VIN.--式2
我们都知道此同相放大电路的放大倍数为(1+R2/R1)VIN，根据这个来观察式2，发现考虑到偏置电流的情况下，输出电压VOUT会产生一个Ib1*R2的误差，这个误差可以看成偏置电流Ib1流过反馈电阻R2产生的压降。




我们也可以换一种方式来分析以上现象，对于以上偏置电流产生的VOUT误差，可以这样来定量分析，当忽略运放的偏置电流时，即不考虑Ib1时，I1=I2. A点电压VA=VIN,当不忽略运放的偏置电流时，I1=I2+Ib1，此时还是VA=VIN，即A点的电压不变，说明流经R1的电流即I2不变，根据I1=I2+Ib1，可得出结论，不忽略偏置电流时，这个多出来的Ib1是完全通过增加流过R2上的电流I1来达到的。即得出结论，由于Ib1的存在，使流经电阻R2上的电流I1增大了Ib1倍,导致输出电压VOUT,产生了Ib1*R2的输出误差。
具体本例中，VOUT会产生Ib1*R2大的输出误差，200nA*99K等于将近20mV.可别小看了这区区20mV.在12位的ADC采集应用中，20mV的误差，你想想ADC会产生多少阶的误差？
本例中，运放同相端没有串联电阻的目的，是为了简化计算过程，为了能突出偏置电流的影响，如在同相端也串入合理大小的电阻的话，同样会使运放输出VOUT向相反的方向产生一个误差，元器件参数合理的话，正负两个方向的误差会叠加消除，使运放偏置电流产生的影响最小化。
来自|头条|喝枸杞论电子

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