运算放大器总输出失调电压计算

运算放大器及电压比较器失调电压测试方法的研究运算放大器和电压比较器是电子领域中最常用的两种模拟集成电路。

在电路设计和实际应用中，失调电压是衡量这两种器件性能的重要参数。

本文将对运算放大器和电压比较器的失调电压测试方法进行研究，以期为电子工程师提供参考。

一、运算放大器失调电压测试方法1.直流偏置测试法直流偏置测试法是最常见的失调电压测试方法。

该方法通过在运算放大器的同相输入端和反相输入端分别加入相同的直流电压，测量输出端的电压差，从而得到失调电压。

测试步骤如下：（1）将运算放大器配置为同相放大器。

（2）在运算放大器的同相输入端和反相输入端加入相同的直流电压。

（3）测量输出端的电压差，即为失调电压。

2.交流测试法交流测试法主要用于测量运算放大器的动态失调电压。

该方法通过在输入端加入交流信号，测量输出端的电压差，从而得到失调电压。

测试步骤如下：（1）将运算放大器配置为同相放大器。

（2）在运算放大器的同相输入端和反相输入端加入相同的交流信号。

（3）测量输出端的电压差，通过计算得到失调电压。

二、电压比较器失调电压测试方法1.直流偏置测试法电压比较器的失调电压测试方法与运算放大器类似，同样采用直流偏置测试法。

测试步骤如下：（1）将电压比较器的同相输入端和反相输入端分别加入相同的直流电压。

（2）测量输出端的电压差，即为失调电压。

2.交流测试法电压比较器的交流测试法与运算放大器也有所不同。

测试步骤如下：（1）在电压比较器的同相输入端和反相输入端加入相同的交流信号。

（2）测量输出端的电压差，通过计算得到失调电压。

三、总结运算放大器和电压比较器的失调电压测试方法有多种，本文主要介绍了直流偏置测试法和交流测试法。

在实际应用中，工程师需要根据具体需求选择合适的测试方法，以确保电路的性能和稳定性。

同时，了解各种测试方法的优缺点，有助于提高测试的准确性和效率。

需要注意的是，测试过程中应严格控制测试条件，如温度、电源电压等，以确保测试结果的准确性。

实验五 集成运算放大器的参数测试一、实验目的1、学会集成运放失调电压U IO 的测试方法。

2、学会集成运放失调电流I IO 的测量方法。

3、掌握集成运放开环放大倍数Aod 的测量方法。

4、学会集成运放共模抑制比K CMR 的测试方法。

二、实验仪器及设备1、ＤＺＸ－１Ｂ型电子学综合实验台 一台2、XJ4323 双踪示波器 一台3、集成运放 uA741 一片 三、实验电路1、测量失调电压U IO 。

2、测量失调电流I IO 。

I IO =RR R U U O O ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-12121式中的U O1为测失调电压U IO 时的U O1 ，U O 2 为下面电路中测得的U O 。

U IO =211R R R+U O1R2 5.1KR2 5.1K3、测量开环放大倍数Aod 。

4、共模抑制比K CMR 。

注意：Ui 必须小于最大共模输入电压U iCM ＝12V四、实验内容及步骤 1、测量失调电压U IO（1） 按图接好电路，检查电路无误后接通电源，用示波器观察输出Uo 有无振荡，若有振荡，应采用适当措施加以消除。

（2） 测量输出电压，记做U O1，并计算失调电压U IO 。

2、测失调电流I IO（1） 按图接好电路，检查电路无误后接通电源，用示波器观察输出Uo 有无振荡，若有振荡，应采用适当措施加以消除。

（2） 测量输出电压，记做U O2，并计算失调电流I IO 。

3、测量开环放大倍数Rf 5.1KA Od =UiR R R U O 323+URf 5.1KK CMR = OCO A A d=UoU R R F i1•（1） 按图接好电路，接通电源。

（2） 在输入端加入Us ＝1V ，f ＝20Hz 的交流信号，用毫伏表测量Uo 和Ui ，计算出Aod 。

4、测量共模抑制比（1） 按图接好电路，接通电源。

（2） 在输入端加入一定幅值的频率为20Hz 的交流信号，用毫伏表测量Uo 和Ui ，计算出K CMR 。

运算放大器失调电压
运算放大器（OperationalAmplifier，简称Op Amp）是一种常用的电子器件，被广泛应用于放大、滤波、求和、积分、微分、比较等电路中，是模拟电路设计中的重要组成部分。

然而，在实际应用中，由于制造工艺、环境温度、供电稳定性等因素的影响，Op Amp可能会出现失调电压的情况。

失调电压是指在理想情况下，Op Amp的两个输入端的电势差为零时，输出端的电压仍然存在的误差电压，也称为输入偏移电压。

失调电压会使得Op Amp的放大倍数不精确，进而影响整个电路的性能和精度。

导致Op Amp失调电压的主要因素有以下几点：
1. 工艺因素：Op Amp的制造工艺可能存在偏差，导致某些元件的参数不完全一致，进而引起失调电压。

2. 温度变化：Op Amp的电路元件受到温度变化的影响，会导致输出端的失调电压发生变化。

3. 供电稳定性：Op Amp的供电稳定性不足，容易出现电源电压偏差，导致失调电压的产生。

为了减小Op Amp的失调电压，可以采取以下措施：
1. 选择失调电压小的Op Amp，同时尽量减小电路输入端的电势差，以降低失调电压的影响。

2. 控制温度和供电稳定性，保证Op Amp的工作环境稳定，减小失调电压的波动。

3. 在设计电路时，采用差分输入结构，利用反向反馈等方法抵消失调电压的影响。

总之，Op Amp的失调电压是一个常见的问题，但可以通过选择合适的器件和控制工作环境等方法来降低其影响。

运放的失调电流与失调电压先来介绍下失调电流与电压如果运放两个输入端上的电压均为0V，则输出端电压也应该等于0V。

但事实上，输出端总有一些电压，该电压称为失调电压VOS。

如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益，得到结果称为输入失调电压或输入参考失调电压。

这个特性在数据表中通常以VOS给出。

VOS被等效成一个与运放反相输入端串联的电压源。

必须对放大器的两个输入端施加差分电压，以产生0V输出。

VOS随着温度的变化而改变，这种现象称为漂移，漂移的大小随时间而变化。

漂移的温度系数TCVOS通常会在数据表中给出，但一些运放数据表仅提供可保证器件在工作温度范围内安全工作的第二大或者最大的VOS。

这种规范的可信度稍差，因为TCVOS可能是不恒定的，或者是非单调变化的。

VOS漂移或者老化通常以mV/月或者mV/1,000小时来定义。

但这个非线性函数与器件已使用时间的平方根成正比。

例如，老化速度1mV/1,000小时可转化为大约3mV/年，而不是9mV/年。

老化速度并不总是在数据表中给出，即便是高精度运放。

理想运放的输入阻抗无穷大，因此不会有电流流入输入端。

但是，在输入级中使用双极结晶体管(BJT)的真实运放需要一些工作电流，该电流称为偏置电流(IB)。

通常有两个偏置电流：IB+和IB-，它们分别流入两个输入端。

IB值的范围很大，特殊类型运放的偏置电流低至60fA(大约每3μs通过一个电子)，而一些高速运放的偏置电流可高达几十mA。

单片运放的制造工艺趋于使电压反馈运放的两个偏置电流相等，但不能保证两个偏置电流相等。

在电流反馈运放中，输入端的不对称特性意味着两个偏置电流几乎总是不相等的。

这两个偏置电流之差为输入失调电流IOS，通常情况下IOS很小。

运放的指标：1、开环差模电压增益Avd：运放在没有外部反馈作用时的差模直流电压增益称为开环差模电压增益，它是决定运放电路运算精度的重要因素，定义为运放开环是的输出电压与差模输入电压之比，即：Avd＝Vod/Vid也可用分贝表示为：20×lg（Avd）＝20×lg（Vod/Vid）对于一般运放，Avd在（80～120）dB之间，高精度的运放Avd可达（120～140）dB。

CMOS运算放大器失调电压消除设计肖本;肖明【摘要】基于直流对称偏置技术、版图的对称布局布线和先进的CMOS工艺技术.文中设计了一种低失调电压的高性能运算放大器.测试结果表明,在负载电容100 pF 和电阻10 kΩ的情况下,最大失调电压＜2 mV;开环增益为98 dB;单位增益带宽达到10.4 MHz;相位裕度为55°;电源抑制比为-87 dB.该电路可广泛用于高性能数模混合电路、高性能模拟、计算、控制等系统中.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2015(028)002【总页数】4页(P139-142)【关键词】对称偏置;运算放大器;失调;CMOS【作者】肖本;肖明【作者单位】广东机电职业技术学院电气学院,广东广州510051;深圳芯卓微科技有限公司,广东深圳518100【正文语种】中文【中图分类】TN432高精度ADC、DAC以及滤波电路中运算放大器的电压失调问题已经成为了一个处理的难点。

一方面失调电压直接影响数模或者模数转换器的精度，另一方面失调电压通常又无法避免。

运算放大器电压失调包括系统失调电压和随机性失调电压。

通常采用Bipolar工艺设计的运算放大器，其失调电压都够达到比较理想的效果，但是采用Bipolar工艺成本高、功耗大，在实际应用中很少采用。

当今主流CMOS工艺集成度高、版图面积小、成本低、而且功耗也低，但CMOS工艺设计出的运算放大器，如果不进行特殊处理，其失调电压通常达到10 mV以上。

本文提出了一种新颖的CMOS运算放大器失调电压降低技术，对电路进行了仿真验证，并进行流片测试。

1 工作原理和电路设计1.1 运算放大器失调电压产生机理放大器的失调电压主要由两部分组成:随机失调电压与系统失调电压。

随机失调电压主要由本应匹配的器件在制造过程中的工艺的缺陷造成不匹配，或由本应匹配的器件在工作过程中受到不同影响而引起;系统失调电压主要由输入级或有源负载M O S管的漏极电压的不同造成。

运算放大器及电压比较器失调电压测试方法的研究全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：运算放大器和电压比较器是电子电路中常用的集成电路之一，它们在许多应用中发挥着重要作用。

在实际应用过程中，由于器件制造工艺和温度等因素的影响，这两种器件的失调电压是难以避免的。

失调电压是指在理想情况下应该为零的输入信号为零时放大器输出仍有输出的电压，这会对电路的性能产生不利影响。

了解并测试失调电压是必不可少的。

失调电压主要包括输入失调电压、输出失调电压和共模失调电压。

输入失调电压是指在理想情况下，两个输入端的电压应该完全相等，但是实际上存在微小偏差。

输出失调电压是指在理想情况下，输出应该为零，但是实际上输出有一个微小的偏移值。

共模失调电压是指在理想情况下，放大器对共模信号的增益应该为零，即共模信号不会被放大，但是实际上由于失调电压的存在，共模信号也会被放大。

测试失调电压是非常重要的。

对运算放大器和电压比较器的失调电压进行测试有许多种方法，其中一种常用的方法是零漂移方法。

零漂移方法是一种通过比较两个电路的输出来准确测量失调电压的方法。

将一个信号源输入到被测试的运算放大器或电压比较器中，然后将另一个信号源输入到另外一个电路中，通过测量两个电路的输出，可以准确地测量出失调电压。

除了零漂移方法外，还有一些其他方法可以用来测试失调电压，例如差动输入电压法、差分输入电压法和传递函数法等。

不同的方法适用于不同的电路和应用场景。

对运算放大器和电压比较器的失调电压进行测试是非常必要的。

了解失调电压可以帮助我们评估电路的性能，并且可以采取相应的措施来减小失调电压的影响，提高电路的性能表现。

希望以上内容能对大家有所帮助。

第二篇示例：运算放大器和电压比较器是电子电路中常用的器件，它们在各种应用中起着至关重要的作用。

由于制造工艺和环境因素的影响，这些器件会存在一定程度的失调。

失调电压是指在理想情况下应为零的输入信号为零时，实际输出信号与理想输出信号之间的误差，它会影响到电路的性能和稳定性。

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。

运算放大器技术指标运算放大器的静态技术指标 1.输入失调电压VIO(input offset voltage) ：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。

VIO是表征运放内部电路对称性的指标。

 2.输入失调电流IIO(input offset current)：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。

 3.输入偏置电流IB(input bias current)：运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。

 4.输入失调电压温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。

 5.输入失调电流温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。

 6.最大差模输入电压(maximum differential mode input voltage)：运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。

 7.最大共模输入电压(maximum common mode input voltage)：在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。

共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。

 运算放大器的动态技术指标 1.开环差模电压放大倍数(open loop voltage gain) ：运放在无外加反馈条件下，输出电压与输入电压的变化量之比。

 2.差模输入电阻(input resistance) ：输入差模信号时，运放的输入电阻。

 3.共模抑制比(common mode rejection ratio) ：与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益与共模电压增益之比，常用分贝数来表示。

KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 4.-3dB带宽(3dB band width) ：运算放大器的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义的带宽。

集成电路运算放大器的主要参数
1. 输入失调电压VIO
输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做失调电压VIO 。

2. 输入偏置电流IIB
是指集成运放输出电压为零时，两个输入端静态基极电流的平均值。

IIB=（IBN+IBP）/ 2
3. 输入失调电流IIO
是指当输出电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差。

IIO=｜IBNIBP｜
4. 温度漂移
（1）输入失调电压温漂DVIO / DT
（2）输入失调电流温漂DIIO / DT
5. 最大差模输入电压Vidmax
集成运放的反相和同相输入端所能承受的最大电压值。

6. 最大共模输入电压Vicmax
是指运放所能承受的最大共模输入电压。

7. 最大输出电流Iomax
是指运放所能输出的正向或负向的峰值电流。

8. 开环差模电压增益AVO
9. 开环带宽BW (fH)
10. 单位增益带宽BWG (fT)
11. 转换速率SR。

运算放大器习题及答案运算放大器习题及答案运算放大器是电子电路中常见的一种放大器，它被广泛应用于模拟电路和信号处理领域。

掌握运算放大器的原理和使用方法对于电子工程师和学生来说是非常重要的。

在这篇文章中，我们将介绍一些运算放大器的习题，并给出相应的答案，希望能帮助读者更好地理解和掌握运算放大器的知识。

1. 请简要介绍运算放大器的基本原理。

运算放大器是一种具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的放大器。

它通常由一个差分放大器和一个输出级组成。

差分放大器负责放大输入信号，并将放大后的信号传递给输出级。

输出级对放大后的信号进行进一步放大，并将其输出。

2. 运算放大器的开环增益是多少？运算放大器的开环增益非常高，通常在10^5到10^6之间。

3. 运算放大器的输入阻抗是多少？运算放大器的输入阻抗非常高，通常在10^6到10^12欧姆之间。

4. 运算放大器的输出阻抗是多少？运算放大器的输出阻抗非常低，通常在几十欧姆到几百欧姆之间。

5. 什么是运算放大器的共模抑制比？运算放大器的共模抑制比是指在输入信号中存在共模信号时，运算放大器输出中共模信号与差模信号之比。

共模抑制比越高，说明运算放大器对共模信号的抑制能力越强。

6. 运算放大器的共模抑制比如何计算？运算放大器的共模抑制比可以通过以下公式计算：共模抑制比 = 20log10(Ad/Acm)其中，Ad表示差模增益，Acm表示共模增益。

7. 运算放大器的输入偏置电流是什么？运算放大器的输入偏置电流是指在输入端引入的微小电流。

它会对运算放大器的性能产生影响，因此需要尽量小。

8. 运算放大器的输入偏置电流如何计算？运算放大器的输入偏置电流可以通过以下公式计算：输入偏置电流 = (I1 + I2)/2其中，I1和I2分别表示输入端的偏置电流。

9. 运算放大器的输入失调电压是什么？运算放大器的输入失调电压是指在输入端引入的微小电压差。

它会对运算放大器的性能产生影响，因此需要尽量小。

运放电路的输出失调计算
 运算放大器是电子电路系统设计中使用最广泛的组件之一。

尽管功能简单，它们却表现出复杂的行为，因为运放本身是由十几个晶体管组成的精心制作的子电路。

理想化的运放模型，即无限大的增益、带宽、输入阻抗和输出导纳以及零值的输入失调电压和偏置电流，是分析运放电路（Op Amp-based circuit）的良好一阶近似。

 根据运放的工作环境，可以分析它与理想行为的偏差。

DC测量系统就是这样一种环境。

在这种应用中，失调电压的存在不容忽视。

它与信号处理链不同，在信号处理链中可用一个电容器轻松地滤除直流偏移。

运放的失调电压会导致直流信号的输出误差。

另外，如果失调电压值不可忽视，它们可减小输出的动态范围。

各种文献和教科书对失调电压的存在都有描述。

 本文提出了一种当电路中使用的运放具有输入失调量e时，计算输出失调量的通用方法。

 理想运放的传递函数由等式y = A（V+ - V-）描述，其中y是输出，A是增益，A→∞，V+和V-分别是运放正、负输入端的电压。

假设实际运放输入/输出传输特性为y = A（V+ - V- + e），其中e是理想运放的差分输入误差，。