运算放大器电路案例分析：没有为运放设置正确的输入偏置电流引发的输出失调电压异常

▼关注微信公众号：硬件那点事儿▼

那么问题来了，为什么需要为运放设置直流工作点呢？看下图黄色区域，有些人一看到运放内部拓扑电路就头大，这么一大堆三极管，看不懂怎么办呢？不管多复杂，记住运放就三大块：输入级，中间级，输出级。

黄色区域是运放的输入级，输入级就是一个差分放大电路，比如下图的Q1，Q2就是差分输入对管，这是两个PNP三极管，看到三极管，看到放大，你就想想三极管要想工作在放大区，就得为三极管设置直流工作点，避免三极管饱和或者截止了。除了三极管，我们也能用MOS管搭建输入级的差分放大电路，各有优势，如果用MOSFET，MOSFET属于电压控制器件，MOSFET工作时需要的直流栅极电流非常小，此时输入偏置电流主要由来自输入端口的ESD保护器件和连接到输入的其他次级电路的漏电决定，漏电流的大小很小，一般是皮安级别的。所以双极结型晶体管 (三极管) 放大器的输入需要基极电流来实现适当的偏置，因此输入偏置电流要大得多，是微安级别的。因此，输入偏置电流对于BJT放大器来说是一个重要问题。

既然BJT输入放大器的输入偏置电流大， CMOS放大器的输入偏置电流小，那BJT输入放大器是不是要淘汰了？当然不会，在相同的静态电流下，BJT与CMOS晶体管相比具有更大的跨导。BJT之间的匹配也更好（匹配不好，就会导致输入失调电流较大），BJT噪声性能也更好。放大能力指标跨导，BJT之间的匹配性，噪声能力，这三个因素都是影响运放性能的关键因素，所以BJT输入放大器虽然输入偏置电流大，但是优势也不小。

上面我们着重介绍了运放需要偏置电流才能正常工作，那么如何为运放设置偏置电流？如何一眼看出运放的偏置电流设置的有没有问题呢？接下来我们就看一个案例。我们以同相放大电路为例。下面是仿真电路图：

接下来是仿真波形：绿色线是放大后的输出波形，蓝色线是输入波形

乍一看这仿真波形挺正常，接下来我们放大看一看，输入电压为0V，输出电压也应该是0V，但是实际仿真会发现输出存在-100mV的输出失调电压，那这个-100mV的输出失调电压是哪里来的呢？明明输入都放了电容，即便输入直流信号自己有偏置也肯定不会导致输出存在失调电压啊，难道是运放自己不太行？

直接说答案吧，其实就是运放是偏置电流设置不正确导致的。

再看看原理图，前面我们说了运放需要配置正确的直流偏置点才能正常工作，电容C1在进行直流分析时，其阻抗相当于无穷大，这导致运放+输入引脚的电流非常小，从而无法为运放提供正确的直流偏置点，导致输出存在-100mV的输出失调电压。

如何解决呢？很简单，既然电路的偏置不正确，那我们就加个正确的偏置，也就是下面的电阻R4，所以如果在电路图里看到运放输入接了各对地的电阻，你可别感觉没用就直接去掉，一定要搞清楚了。

增加电阻R4后我们重新仿真，得到下面的仿真波形，这下输入电压为0V，输出电压也是0V了，这样就对了。

如果你的运放电路里有加电容或者变压器隔离，那么你就看看运放的输入+和-有没有和电源或地通过电阻相连，比如下面这俩电路一看就有问题，

解决的方案就是下面直接电阻搞起就行了。