影响运放电路的误差的几个主要参数

温漂（Temperature Drift）指的是半导体器件，如运算放大器（运放），在温度变化下的性能变化。

这种现象会对运放的精确度和稳定性产生影响。

温漂主要影响以下几个参数：
1. 输入失调电压（Input Offset Voltage）：温漂会导致输入失调电压随温度变化而漂移，这会进一步影响运放的输入对称性。

当输入失调电压变化时，差分输入信号的零点会发生移动，导致输出端出现直流偏移。

2. 输入偏置电流（Input Bias Current）：温度升高同样会引起输入偏置电流的增加，这会增加运放的输入误差，并可能导致输出端产生额外的直流电压。

3. 增益误差（Gain Error）：温漂还可能影响运放的增益，导致放大倍数随温度变化而改变。

这种变化可能是由于内部晶体管特性的变化，或者是反馈网络组件值的变化所致。

4. 电源电压敏感性（Power Supply Sensitivity）：部分运放的电源电压敏感性也会受到温漂的影响，这意味着在温度波动时，运放对电源电压变化的响应会变化。

温漂对运放的影响原理可以概括为：半导体器件的物理特性，如晶体管的阈值电压、载流子的迁移率等，都会随温度变化。

这些变化会影响器件的电流-电压（I-V）特性，进而影响运放的整体性能。

由于这些物理参数的变化通常是非线性的，因此运放的性能变化也可能是不均匀的，这会降低电路的精度和可靠性。

为了减小温漂的影响，通常采用一些补偿技术，比如使用温度补偿二极管、选择具有较小温度系数的运放，或者在电路设计中加入负反馈网络来稳定性能。

此外，在精密电子设备和系统中，还会采用环境控制（如温度控制系统）来维持器件在最佳工作温度范围内运行。

运放参数的详细解释和分析1—输入偏置电流和输入失调电流一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数，有些易于理解，我们常关注，有些可能会被忽略了。

在接下来的一些主题里，将对每一个参数进行详细的说明和分析。

力求在原理和对应用的影响上把运放参数阐述清楚。

由于本人的水平有限，写的博文中难免有些疏漏，希望大家批评指正。

第一节要说明的是运放的输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .众说周知，理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .的。

但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .我们可以用下图中的模型来说明它们的定义。

输入偏置电流Ib是由于运放两个输入极都有漏电流（我们暂且称之为漏电流）的存在。

我们可以理解为，理想运放的各个输入端都串联进了一个电流源，这两个电流源的电流值一般为不相同。

也就是说，实际的运入，会有电流流入或流出运放的输入端的（与理想运放的虚断不太一样）。

那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值，这个很好理解。

输入失调电流呢，就定义为两个电流的差。

说完定义，下面我们要深究一下这个电流的来源。

那我们就要看一下运入的输入级了，运放的输入级一般采用差分输入（电压反馈运放）。

采用的管子，要么是三级管bipolar，要么是场效应管FET。

如下图所示，对于bipolar,要使其工作在线性区，就要给基极提供偏置电压，或者说要有比较大的基极电流，也就是常说的，三极管是电流控制器件。

那么其偏置电流就来源于输入级的三极管的基极电流，由于工艺上很难做到两个管子的完全匹配，所以这两个管子Q1和Q2的基极电流总是有这么点差别，也就是输入的失调电流。

Bipolar输入的运放这两个值还是很可观的，也就是说是比较大的，进行电路设计时，不得不考虑的。

而对于FET输入的运放，由于其是电压控制电流器件，可以说它的栅极电流是很小很小的，一般会在fA级，但不幸的是，它的每个输入引脚都有一对ESD保护二极管。

AN：交流电压（电流）信号的采集放大简介在采集交流电压、电流信号时，一般使用精密电阻分压或使用交流互感器感应出电流后精密电阻分压，之后使用运放采集和放大。

运放输入信号的精度由精密分压电阻和交流互感器保证。

本文讨论信号经过运放时，精度的影响因素和如何保证精度。

1、运放误差源偏置电流：理想运放的正负输入端的内阻无穷大，输入电流为零。

实际上，每个运放都有偏置电流，范围60fA~100uA。

1、这些电流在流过输入端的接地电阻时，就会产生电压，再经过放大，在小信号采集时，会引入很大的干扰。

2、当通过电阻接地，测量小电流信号时，偏置电流会分掉被测电流，使电压分压不准确。

措施：1、采用偏置电流较小的放大器。

2、减小外接电阻。

失调电流：运放正负输入端内部都是三极管和保护二极管，由于不可能完全一致，所以会使偏置电流不完全一样，其差值的模就是失调电流。

范围20fA~100uA。

失调电流的存在，导致经过输入电阻时，在输入端产生电压，经过运放放大后，会有一个毫伏级别的电压。

失调电压：失调电压包括输入失调电压和输出失调电压，两者的关系Vos_out=Af*Vos_in。

当运放的两个输入端都接大地时，由于失调电压，输出不为0，此电压为输出失调电压。

当一个输入端输入为0，调节一个输入端的电压，使输出电压为0，此电压为输入失调电压。

这个是运放本身特性，由设计和生产厂家决定，用户可以选择不同参数的器件。

温度和时间漂移：温度影响已上三个参数，当上述三个参数比较小时，各参数的温度和时间漂移的就会凸显出来。

备注：运放内部的晶体管种类影响偏置电流，双极性晶体管大于场效应管。

2、解决思路1、选择参数合适的运放，三个参数：偏置电流、失调电流、失调电压、温度漂移都尽可能低。

2、选择精度较高的外部电阻，输入电阻应选择较低的阻值，减小失调电流经过电阻产生的电压。

3、调零（批量生产时，不推荐）3、测断相说明：当断相时，R14左端悬空。

REF=1.240V当断相或者Vin=0时：Vout=REF*R19/(R19+R20)*(R16+R18)/(R16+R18+R13)=1.148V输出误差影响因素：电阻大小、电阻精度、REF精度。

本系列贴子的目的是说清楚运放参数的定义，分析引起这个问题的原因，介绍明白这个参数对电路的影响，最后尽力介绍一些经验方法来尽可能的减少和避免这些影响。

简单来说，CMRR是运放的一个直流精度参数，它的好坏，会引起运放的放大电路的输出误差的好坏。

下表是OPA177的datasheet中标出的共模抑制比CMRR，注意表中标定的值是指，在输入共模电压范围内的直流共模抑制比。

它的最小值为130dB，是非常高的值。

由于CMRR是有限值，当运放输入端有共模电压Vcm时，它会引入一个输入失调电压，我们称之为Vos_CMRR。

如下图所示当共模电压为5V时，这个失调电压为1.58uV。

计算过程如下，直流共模抑制比转化为比率为：对于上图中的G=2的电路，则输出端误差为3.16uV。

对于基准源为2.5V，双极性输入的24位ADC来说，为相当于引起了11个LSB 的直流误差了，直接影响到最后四位的精度了。

下面介绍另一个不好的影响，运放的CMRR是随频率的增加而降低。

Datasheet中通常会给出一个曲线图来表示这一变化。

如下图，这一点是一个非常令人不爽的特性。

我们可以计算一下这一特性的影响，如下图所示，当共模信号为一个20Vpp@1KHz的正弦信号时，它引入的输入失电压将是Vos_CMRR_AC=200uV@1kHz。

对于Gain=2的放大电路，它的输入误差信号将为400uV@1kHz。

有一点需要引起注意，对于反向比例放大电路，如下图，它的同向端是接入到地的，由于“虚短”。

此放运放的共模信号将为0，并且不随信号的变化而改变。

因此共模信号引起的误差很小。

而对于同向比例放大电路，如下图，它的同向端是接是接的信号，由于“虚短”。

此放运放的共模电压就是信号的电压。

如果信号本身是一个频率很高的信号，幅值也很大。

那么由这个信号引入的Vos_CMRR_AC执必会非常大。

此时应选用在信号频率上CMRR依然很高的运放。

经过上面的分析，即使这样，Vos_CMRR_AC的影响可能也会是非常严重的。

运放参数的详细解释和分析运放（Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种主要用于放大和处理电信号的电子器件。

它是非常重要的集成电路之一，广泛应用于各种电子设备和系统中，如放大电路、滤波电路、模拟计算器、比较器等。

本文将详细解释并分析运放的参数。

1. 增益（Gain）：增益是运放最重要的特性之一，用于描述输入信号与输出信号之间的放大比例。

它通常以电压倍数（Voltage Gain）表示，即输出电压与输入电压的比值。

增益可以是正值或负值，表示了放大器是否进行了相位反转。

增益通常以dB（分贝）为单位，即20log(Vout/Vin)。

增益可以由外部电阻和内部电路元件决定，可以通过选择合适电路参数来调整增益。

2. 输入阻抗（Input Impedance）：输入阻抗是指运放输入端对外部电路的电阻。

对于传感器等输出电阻较高的装置，输入阻抗要足够大，以保持输入信号的精确度，防止干扰信号被负载吸收。

通过增加并联电阻或引入晶体管等组件可以提高输入阻抗。

3. 输出阻抗（Output Impedance）：输出阻抗是指运放输出端对外部电路的电阻。

输出阻抗应尽可能小，以便输出信号能够真实地传递到负载电路。

较小的输出阻抗也能提高运放的线性性能和频率响应特性。

4. 带宽（Bandwidth）：带宽表示运放能够放大的频率范围。

运放作为一个激励放大器，其输出信号随着频率的增加而衰减，当频率超出了带宽时，输出信号的幅度会显著降低，甚至无法放大。

带宽可以通过增加增益带宽积来提高。

增益带宽积是增益和带宽的乘积，其值越大表示运放能够放大更高的频率。

6. 运放的失调电流（Input Offset Current）：失调电流是指两个输入端之间的电流差异。

输入端的电压差异产生失调电流，这会导致输出信号与输入信号之间存在误差。

失调电流的大小取决于运放本身的结构和设计，并可以通过外部电路进行校准。

7. 噪声（Noise）：噪声是指运放输出端的不想要的信号，通常表现为随机应变，被称为随机噪声。

运放参数的详细解释——输入偏置电流b I 和输入失调电流os I1、输入偏置电流b I ：实际的运放，会有电流流入（datasheet 中b I 为负）或流出（datasheet 中b I 为正）运放的输入端（与理想运放虚断的概念不一样），这两个输入端电流的平均值就是输入偏置电流。

2、输入失调电流os I ：流入或流出运放输入端正极和负极偏置电流的差。

3、运放的输入级采用差分输入的双极型晶体管Bipolar 时，b I 来源于输入级三极管的基极电流。

当采用场效应管FET 时，b I 来源于差分输入端的一对ESD 保护二极管的漏电流（栅极电流很小，一般会在fA 级）。

4、Bipolar 输入的运放输入偏置电流b I 比较大，可达uA 级。

比较好的CMOS 运放输入偏置电流和输入失调电流可以做到小于1pA 的目标。

5、要使FET 输入偏置电流b I 最小，要把共模电压设置在2SS CC V V -处。

6、输入偏置电流b I 会流经外面的电阻网络，转化成运放的失调电压，再经过运放后到达运放的输出端，造成运放的输入误差。

7、许多运放的输入失调电流会随着温度的变化而变化，甚至在100℃的输入偏置电流b I 是25℃的几百倍，如果设计的系统在很宽的温度范围内工作，这一因素不得不考虑。

8、参数举例：OPA642当V V CM 0=时 b I =25uA os I =0.5uA OPA842 当V V CM 0=时 b I =-35uA os I =1±uA运放参数的详细解释和分析——输入失调电压os V 及温漂1、输入失调电压os V ：当输入信号为0时，为了使运放的输出电压等于0，必须在运放两个输入端加一个小的电压，这个小电压就是os V 。

2、运放的输入失调电压os V 来源于运放差分输入级两个管子的不匹配。

3、输入失调电压os V 会随着温度的变化而变化，即温漂。

一大批运放的os V 是符合正态分布的。

1. 共模抑制比KCMR为有限值的情况集成运放的共模抑制比为有限值时，以下图为例讨论。

VP=ViVN=Vo共模输入电压为：差摸输入电压为：运算放大器的总输出电压为：vo=A VD v ID+A VC v IC闭环电压增益为：可以看出，AVD和KCMR越大，AVF越接近理想情况下的值，误差越小。

2.输入失调电压V IO一个理想的运放，当输入电压为0时，输出电压也应为0。

但实际上它的差分输入级很难做到完全对称。

通常在输入电压为0时，存在一定的输出电压。

解释一：在室温25℃及标准电源电压下，输入电压为0时，为使输出电压为0，在输入端加的补偿电压叫做失调电压。

解释二：输入电压为0时，输出电压Vo折合到输入端的电压的负值，即V IO=- V O|VI=0/A VO输入失调电压反映了电路的对称程度，其值一般为±1~10mV3.输入偏置电流I IBBJT集成运放的两个输入端是差分对管的基极，因此两个输入端总需要一定的输入电流I BN和I BP。

输入偏置电流是指集成运放输出电压为0时，两个输入端静态电流的平均值。

输入偏置电流的大小，在电路外接电阻确定之后，主要取决于运放差分输入级BJT的性能，当它的β值太小时，将引起偏置电流增加。

偏置电流越小，由于信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小。

其值一般为10nA~1uA。

4.输入失调电流I IO在BJT集成电路运放中，当输出电压为0时，流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即I IO=|I BP-I BN| 由于信号源内阻的存在，I IO会引起一个输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为0。

它反映了输入级差分对管的不对称度，一般约为1nA~0.1uA。

5.输入失调电压VIO、输入失调电流IIO不为0时，运算电路的输出端将产生误差电压。

设实际的等效电路如下图大三角符号，小三角符号内为理想运放，根据VIO和IIO的定义画出。

为了分析方便，假设运放的开环增益AVO和输入电阻Ri均为无限大，外电路电阻R2=R1||Rf，利用戴维南定理和诺顿定理可得两输入端的等效电压和等效电阻，如下图所示则可得同相输入端电压反向输入端电压因AVO→∞，有V P≈V N，代入得Vo=(1+Rf/R1)[VIO+IIB(R1||Rf-R2)+ IIO(R1||Rf+R2)]当取R2=R1||Rf时，由输入偏置电流IIB引起的输入误差电压可以消除，上式可简化为V o=(1+R f/R1)(V IO+I IO R2)可见，1+Rf/R1 和R2越大，V IO和I IO引起的输出误差电压越大。