运放的偏置电压怎么加
输入失调电压(Input offset voltage)
定义:在运放开环应用时,加载在两个输入端之间的直流电压使得放大器直流输出电压为0。当运放作为跟随器,且正输入端接地时,输出存在的非零电压也可视为输入失调电压。
优劣范围:极优秀的在1µV以下,较好的在100µV以下,最大的可能达到几十mV。
理解:任何放大器,无论其连接方式如何,当两个输入端都接地时,理论上输出应为0。但由于运放内部两输入支路无法完全平衡,导致输出通常不是0。若保持放大器负输入端不变,而在正输入端施加一个可调的直流电压,直到输出直流电压为0V,此时施加的电压即为输入失调电压(VOS)。多数情况下,输入失调电压不分正负,生产厂家通常以绝对值表示。任何实际运放可理解为在正端内部串联了一个VOS,然后进入理想运放。当正端引入-VOS时,输出为0,符合标准定义。如果跟随器正端接地,实际输出即为VOS,也符合标准定义。
影响:当放大器设计为AF倍闭环电压增益(同相输入放大增益,也称噪声增益)时,如果放大器的失调电压为VOS,则在放大电路无输入时,输出会有一个等于AFVOS的直流电平,这被称为输出失调电压。闭环增益越大,输出失调电压也越大。
对策:若被测信号包含直流量且关心该直流量,则需选择VOS远小于被测直流量的放大器,或通过运放的调零措施消除其影响。若仅关心信号中的交流成分,可在输入和输出端增加交流耦合电路以消除之。
调零方法:部分运放设有两个调零端,按照数据手册指示接电位器调零即可。对于没有调零端的运放,可采用外部的输出调零或输入调零,有标准电路供参考。
失调电压会带来哪些影响呢?它会使输出产生直流偏置。例如,在一个10倍的比例运放中,当输入为±10mV时,输出应为±100mV,以0V为基准。由于失调电压的存在(例如5mV),导致输出包含了50mV的直流偏置,使得实际输出交流信号向上偏移了50mV,即变成了-50mV-150mV。这显然是不希望看到的结果。
失调电压漂移(Offset Voltage Drift)
定义:当温度、时间、供电电压等自变量发生变化时,输入失调电压会相应改变。这种变化比值被称为失调电压漂移。
优劣范围:其值在0.002µV/°C到几十µV/°C之间。
输入失调电压受多种因素影响,其中主要包括温度、使用时间和电源供电电压(PSRR)。之前提到的调零方法对于消除失调电压对输出的影响是有用的。对于失调电压漂移,调零的效果就需要进一步评估了。
存在三种主要的漂移量:1)输入失调电压随温度变化的比值;2)输入失调电压随时间变化的比值;3)输入失调电压随电源电压变化的比值。这些值在很多放大器的数据手册中都有详细标注。