運(yùn)放電路誤差這么大，哪來(lái)的？

下圖1是一個(gè)基本的運(yùn)放電路，當(dāng)同相端輸入電壓為0V時(shí)，按理想情況，運(yùn)放的輸出端應(yīng)該也為0V. 但圖2的仿真結(jié)果，卻告訴我們運(yùn)放的輸出電壓為196mV.在高精度應(yīng)用中，這個(gè)誤差可不算小。這個(gè)誤差怎么來(lái)的？下面具體講講。

基本放大電路

仿真結(jié)果

運(yùn)放輸出結(jié)果產(chǎn)生誤差原因有很多，對(duì)于圖中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，最主要的2個(gè)誤差源是運(yùn)放的失調(diào)電壓Vos.和運(yùn)放的偏置電流Ib-. 本應(yīng)用中，輸入共模電壓為0V. 故可以忽略共模電壓對(duì)運(yùn)放造成的誤差影響，而且輸出電壓也很小，所以也可以忽略運(yùn)放開(kāi)環(huán)增益對(duì)失調(diào)電壓的影響。

先看失調(diào)電壓的造成的誤差，根據(jù)LM358的數(shù)據(jù)手冊(cè)，輸入失調(diào)電壓是mV級(jí)別的。

數(shù)據(jù)手冊(cè)失調(diào)電壓數(shù)據(jù)

下圖是仿真電路圖

下面是失調(diào)電壓仿真數(shù)據(jù)

從上圖可知，失調(diào)電壓為2mV, 這個(gè)誤差電壓經(jīng)過(guò)反饋回路，放大100倍后，會(huì)在輸出端產(chǎn)生一個(gè)200mV的誤差電壓。先記住這個(gè)數(shù)據(jù)，下面接著講偏置電流的影響。

根據(jù)下圖的仿真結(jié)果，運(yùn)放的偏置電流約為38nA.這個(gè)額外的38nA的偏置電流等效會(huì)在反饋電阻RF上產(chǎn)生誤差,從而在輸出端產(chǎn)生一個(gè)38nA*99K=3.8mV的誤差。根據(jù)電流流向，可知產(chǎn)生的是-3.8mV的誤差，由此可知，綜合失調(diào)電壓和偏置電流造成的總誤差為：200mV-3.8mV=196.2mV. 還記得第一張仿真結(jié)果嗎？運(yùn)放輸出的電壓正好就是196mV. 到此我們了解了文章開(kāi)頭所講的運(yùn)放輸出誤差的原因了。

由此可見(jiàn)，在精密應(yīng)用中，運(yùn)放的失調(diào)電壓和偏置電流參數(shù)還真是不可忽略。尤其是小信號(hào)的放大電路，需要選擇精密運(yùn)放，選擇失調(diào)電壓和失調(diào)電流小的運(yùn)放，如果運(yùn)放輸入的是交流信號(hào)，還需要考慮增益帶寬積的影響，增益帶寬積也會(huì)影響運(yùn)放的輸出結(jié)果。