运放的失调电流与失调电压
运放的输入失调电压和输入失调电流
运放的输入失调电压和输入失调电流输入失调电压VIO一个理想的运放，当输入电压为零时，输出电压也应为零（不加调零装置）。
但实际上它的差分输入级很难做到完全对称，通常在输入电压为零时，存在一定的输出电压，该电压称为失调电压VIO。
在室温（25℃）及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压即失调电压VIO。
实际上指输入电压Vi=0时，输出电压Vo折合到输入端的电压的负值，Vio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。
即Vio=-（Vo│v=0）/AvoVio的大小反应了运放制造中电路的对称程度和电位配合情况。
Vio值愈大，说明电路的对称程度愈差，一般约为±（1~10）mV。
Vio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TCVio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Vio。
这种规范的可信度稍差，因为TCVio可能是不恒定的，或者是非单调变化的。
Vio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。
输入失调电流Ιio在BJT集成电路运放中，由于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Ιio，输入失调电流 offset current, 是指两个差分输入端偏置电流的误差,即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，即Iio=│Ibp-Ibn│由于信号源内阻的存在，Iio会引起一输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为零。
输入失调电压
输入失调电压、输入失调电流对运算电路的影响
输入失调电压V IO、输入失调电流I IO不为零时，运算电路的输出电压将产生误差。
根据V IO和I IO的定义，将运放用图1来等效，其中小三角符号内代表理想运放。
图 1
图 2
利用戴维南定理和诺顿定理可将两输入端化简，如图2所示，则
因为，有，则由上两式求出
由于电路中两输入端均接地，在V IO、I IB和I IO作用下，产生的输出电压V O即是绝对误差。
若R2=R1//R f，由I IB引起的误差可以消除，输出电压变为
由上式可见，和R2越大，V IO和I IO引起的输出误差电压也越大。
当用作积分运算时，因电容C代替R f，输出误差电压为
则
由上式可见，积分时间常数 =R1C越小或积分时间越长，误差越大。
减小误差的办法是选用失调及温漂小的高精度、超高精度运放，或将时间常数适应选大些。
也可以在输入级加调零电位器或在输入端加一补偿电压或补偿电流，以抵消V IO和I IO的影响，使v O(t)为零。
运放输入失调电压技术指南
FUSE
–
CLOCK
DATA IN
TRIM
DATA
N
HIGH CM TRIM
FUSE ARRAY
N VOS HIGH TRIM DAC
N N
FUSE ARRAY
VOS LOW TRIM DAC
LOW CM TRIM
图7：ADI公司用于调整CMOS运算放大器的DigiTrim™技术
DigiTrim通过对数字加权电流源进行编程来调整失调电压。调整信息以特殊的数字序列通 过现有的引脚输入。调整值可以暂时先编程、评估，然后经重新调整以实现最佳精度，最 后再进行永久调整。调整完成后，调整电路就会闭锁，防止最终用户意外重新调整。
测量精度还取决于元件的机械布局，确切地说，元件在PC板上的位置。记住，电阻等器 件的两个连接点会产生两个大小相等、极性相反的热电电压(假定连接至相同金属，例如 PC板上的铜走线)。这两个电压会相互抵消，前提是假定两者温度完全相同。连接点整洁 和引线长度较短都能够尽可能减小温度梯度，提高测量精度。
应尽可能减小测试电路中的气流，这样所有的热电偶结点就能稳定在同一温度。有些情况 下，电路应安放在小型封闭容器中，以消除外部气流的影响。电路应水平放置在某个表 面，这样气流就会向上对流，流出电路板顶部，而不是像电路板垂直安放时那样流经元 件。
失调调整(外部方法)
如果运算放大器没有失调调整引脚(常见的双路运放和所有的四路运放都没有)，但仍然需 要调整放大器和系统失调，就可以采用外部方法。如果利用系统可编程电压完成失调调 整，这种方法同样也最有效，例如用DAC。
采用反相运算放大器配置时，向反相输入注入电流是最简单的方法，如图5A所示。这种 方法的缺点是由于R3和电位计电阻采用并行路径，噪声增益可能会有所上升。要减少由此 增加的噪声增益，可将±VR设置得足够大，这样R3的值就会远大于R1||R2。注意，如果电 源稳定且无噪声，就可以用作±VR。
运放参数解析：输入失调电压(Vos)
运放参数解析：输入失调电压(Vos)今天继续给大家分享运放另一项指标——输入失调电压(Vos)。
（1）失调电压Vos定义（2）各类运放失调电压范围（3）失调电压产生原因（3）运放失调电压修正方法（4）失调电压补偿方法在理想运放中Vos同样是不存在的，但实际应用中我们心里需要清楚真实运放与理想模型都存在哪些差异，这样才能设计出更优秀的电路。
如下图1所示当运放处于开环状态时，若Vp=Vn时Vo应该等于0，这便是理想运放给我们结论，但是实际运放往往并非如此，Vos 定义如下：如图2所示我们需要在反向端加入一个偏置电压源强制使Vo=0，当Vo=0时Vos的电压即为运放的输入失调电压，注意Vos可正可负。
图1 实际运放图2 Vos定义根据运放的类型Vos的范围跨越也比较大。
自动归零运放的Vos 通常小于1uV，通用运放Vos在50uV ~ 500uV，而高速运放和普通CMOS运放Vos分布范围达100uV ~ 50mV。
具体见下表1所示。
表1 运放Vos对比至此我们对Vos有了初步了解，那Vos存在的原因是什么呢?原因主要归咎于运放的输入级电路。
读过我那篇关于偏置（电流）文章的朋友都清楚运放的输入级采用差分结构，理想状态下当Vp=Vn时运放输出应该为0，但是在运放生产过程中不可能制作出性能（参数）绝对一致的差分对管，同时其它内部（晶体管）也存在生产误差，这些不可避免的因素造成理想的差分电路是不存在的，以上实际问题最终体现为Vp=Vn时Vo≠0，因此带来Vos这一参数。
那为什么BJT运放的Vos较普通CMOS运放的Vos小那么多？这是因为相对于CMOS的栅极一致性而言BJT的基极一致性要好很多，而一致性越好则Vos越小。
在精度要求较高的电路中，Vos引起的误差不容小视，针对这一问题解决方案可分为从运放内部校正Vos和从运放外部补偿Vos。
首先介绍从运放内部改善Vos性能。
在运放生产过程中为了尽可能降低运放内部器件误差造成的失调电压，图3为（TI）（公司）采用激光对运放晶圆上的（电阻）进行微调从而达到Vos=0的目的，这一方法常常应用在BJT型运放的生产中。
实验五---集成运算放大器的参数测试
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 。
全差分运放失调电压
全差分运放失调电压全差分运放失调电压是指在运放电路中，由于器件制造工艺和环境温度等因素导致的运放输入端和输出端之间的电压偏差。
全差分运放是一种性能优异的运放，广泛应用于模拟信号处理、信号调理和精密测量等领域。
然而，由于制造工艺的限制和环境因素的影响，全差分运放在实际应用中会出现失调电压的问题。
失调电压是指运放输入端和输出端之间的电压偏差。
在全差分运放中，失调电压会导致输出信号与输入信号之间存在偏差，从而影响到系统的精度和稳定性。
失调电压的大小取决于运放器件的制造工艺和封装环境等因素，通常以毫伏(mV)为单位进行表示。
失调电压越小，说明运放的性能越好，对信号的放大和处理能力越强。
失调电压的产生主要有两个原因。
首先，由于制造工艺的限制，运放器件的内部结构存在一定的不对称性，导致输入端和输出端之间存在电压偏差。
其次，环境温度的变化也会引起运放器件的参数发生变化，从而导致失调电压的产生。
这些因素使得运放在实际应用中难以完美地实现理想的放大和处理功能。
为了减小全差分运放的失调电压，可以采取一些措施。
首先，选择性能优良的运放器件，尽量降低制造工艺和封装环境对失调电压的影响。
其次，合理设计电路结构，减小运放输入端和输出端之间的电压偏差。
例如，可以使用电路补偿技术来抵消失调电压的影响。
此外，加强运放的散热设计，保持环境温度的稳定，也可以减小失调电压的产生。
全差分运放失调电压对于模拟信号处理和精密测量应用来说是一个重要的参数。
失调电压的存在会导致系统的精度和稳定性下降，影响到信号的准确性和可靠性。
因此，在选择和应用全差分运放时，需要对其失调电压进行充分的考虑和评估，确保系统能够满足设计要求。
全差分运放失调电压是由于制造工艺和环境温度等因素导致的运放输入端和输出端之间的电压偏差。
失调电压的存在会对系统的性能产生不利影响，因此在应用中需要采取相应的措施进行减小和抵消。
通过选择性能优良的器件、合理设计电路结构和加强散热设计等方法，可以有效降低失调电压的影响，提高系统的精度和稳定性。
运放失调电压的详解剖析
运放输入失调电压及温漂详解∙在运放的应用中，不可避免的会碰到运放的输入失调电压Vos问题，尤其对直流信号进行放大时，由于输入失调电压Vos的存在，放大电路的输出端总会叠加我们不期望的误差。
举个简单，老套，而经典的例子，由于输入失调电压的存在，会让我们的电子秤在没经调校时，还没放东西，就会有重量显示。
我们总不希望，买到的重量与实际重有差异吧，买苹果差点还没什么，要是买白金戒指时，差一克可是不少的money哦。
下面介绍一下运放的失调电压，以及它的计算。
最后再介绍一些TI的低输入失调电压运放。
不足之处，多多拍砖。
∙理想情况下，当运放两个输入端的输入电压相同时，运放的输出电压应为0V，但实际情况确是，即使两输入端的电压相同，放大电路也会有一个小的电压输出。
如下图，这就是由运放的输入失调电压引起的。
∙∙当然严格的定义应为，为了使运放的输出电压等于0，必需在运放两个输入端加一个小的电压。
这个需要加的小电压即为输入失调电压Vos。
注意，是为了使出电压为0，而加的输入电压，而不是输入相同时，输出失调电压除以增益（微小区别）。
∙运放的输入失调电压来源于运放差分输入级两个管子的不匹配。
如下图。
受工艺水平的限制，这个不匹配是不可避免的。
差分输入级的不匹配是个坏孩子，它还会引起很多其他的问题，以后介绍。
∙∙曾经请教过资深的运放设计工程师，据他讲，两个管子的匹配度在一定范围内是与管子的面积的平方根成正比，也就是说匹配度提高为原来的两倍。
面积要增加四倍，当到达一个水平时，即使再增加面积也不会提高匹配度了。
提高面积是要增加IC的成本的哦。
所在有一个常被使用的办法，就是在运放生产出来后，进行测试，然后再Trim(可以理解为调校了)。
这样就能使运放的精度大在提高。
当然，测试和Trim 都是需要成本的哦。
所以精密运放的价格都比较贵。
这段只当闲聊，呵呵。
∙我们关注输入失调电压，是因为他会给放大电路带来误差。
下面就要分析它带来的误差。
失调电压电流
失调电压电流失调电压和电流是电力系统中常见的问题，它们可能导致设备故障、能源浪费甚至安全事故。
本文将探讨失调电压和电流的原因、影响以及可能的解决方法。
失调电压是指电力系统中电压波形不符合正弦波的情况。
这可能是由于电源质量不佳、电力设备故障、电网故障或负载变化等原因引起的。
失调电压会对电力设备的正常运行产生不利影响。
例如，电压失调可能导致设备过热、损坏甚至引发火灾。
此外，失调电压还会导致电力系统中其他设备的故障，进而影响整个电网的稳定性。
失调电流是指电流波形不符合正弦波的情况。
与失调电压类似，失调电流可能由电源质量问题、设备故障或负载变化等原因引起。
失调电流会导致电力系统中的功率损耗增加，造成能源浪费。
此外，失调电流还会导致设备过载、损坏以及电力系统的不稳定。
为了解决失调电压和电流问题，我们可以采取以下措施：1. 提高电源质量：确保电力供应商提供的电源质量符合标准要求。
这可以通过与供电公司合作，监测电力质量并及时报告问题来实现。
2. 定期检查设备：定期检查电力设备的状态，包括变压器、发电机、开关设备等。
及时发现并修复设备故障，可以减少失调电压和电流的发生。
3. 控制负载变化：合理规划负载的使用，避免突然大幅度的负载变化。
这可以通过合理的负载管理和平衡负载来实现。
4. 安装滤波器：在电力系统中安装滤波器可以有效地减少失调电压和电流。
滤波器可以滤除电力系统中的谐波和干扰，提高电力质量。
5. 加强监测和维护：建立完善的电力监测系统，及时监测电力系统中的电压和电流波形。
同时，定期进行设备维护和检修，确保电力系统的正常运行。
失调电压和电流是电力系统中需要重视的问题。
了解失调电压和电流的原因和影响，采取相应的解决措施，可以提高电力系统的可靠性和稳定性，减少能源浪费和设备故障的发生。
通过合作与监测，我们可以共同努力解决失调电压和电流问题，为电力系统的可持续发展做出贡献。
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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。
2、输入失调电压Vos
常温（27摄氏度）下，当运放输入端口短路时，放大器的输出失调电压折合到输入端的等效差模输入电压值称为输
入失调电压，它主要反映了输入级差分对管的失配程度，一般Vos约为（1～10）mV，高质
量运放Vos在1mV以下。
3、输入失调电压温漂dVos/dT
该参数是指Vos在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温度影响的重要指标。
一般情况下dVos/dT约为
（10～30）uV/摄氏度，高质量的可做到<0.5uV/C(摄氏度)。
4、输入失调电流Ios
常温下当运放输入端口开路时，为了得到零输出，必须加到运放两个输入端的直流补偿电流，称为输入失调电流Ios，
它表征了差放输入级两管B不对称所造成的影响，记为Ios＝|IB1-IB2|（Vo=0时的两管基极
电流）
通常，Ios为（0.5～5）nA，高质量的可低于1nA。
5、输入失调电流的温漂dIos/dT
它是指Ios在规定工作范围内的温度系数，也是衡量运放受温度影响的重要指标，通常约为（1～50）nA/C，高质量
的约为几个pA/C。
6、输入偏置电流IB
他是衡量差分对管输入电流绝对值大小的标志，当常温下（27C），输入信号为零且零输出时，用两个输入端的基极
偏置电流平均值来表示。
IB太大，不仅在不同信号内阻的情况下，对静态工作点有较大影响，而且会影响温漂和运算
精度，IB一般在10nA～1uA范围内；IB小，表明输入失调电流小，放大器的输入电阻高。
7、共模抑制比KCMR
它是衡量输入级各参数对称程度的表志。
运算放大器在同相端输入信号时，共模抑制比对运算精度有较大影响，通常
KCMR约为（70～100）分贝，高质量的可达160分贝。
8、差模输入电子Rid
它是衡量差分对管向差模输入信号所取电流大小的标志，：：为运放开环条件下，从两个差动输入端看进去的动态电阻。
9、共模输入电阻Ric
它定义为运放两个输入端并联时对地的电阻。
对于晶体管作输入级的集成运放来说，Ric通常比Rid高两个数量级左右。
采用场效应管，输入级运算放大器Ric和Rid数值相当。
10、最大差模输入电压Vidmax
它是指反相端和同相端之间所能承受的最大电压值，超过这个电压，输入级差分对管中的一个管子将会出现反向击穿
电压的现象。
平面工艺制成的NPN管，其值在5V左右，横向PNP管的Vidmax可达＋—
—30V以上。
11、最大共模输入电压Vicmax
集成运放在工作时，常遇到既有差模输入又有共模输入的情况，如果共模电压超过一定限度，将会使输入级工作不正常，
因此要加以限制。
还有：：：单位增益带宽、转换速率、电源电压抑制比、最大输出幅度Vomax、静态功耗PW、输出电阻Ro、额定输出电流Io、
延长时间tS等等。