降低精密放大器的电压失调

精密放大器的电压失调误差一部分是由输入偏置电流造 成的。本文对这一问题进行分析，并给出了基于电阻网 络的解决方案，分别提供了分立和集成方案。分析结果表 明，集成电阻相比成本较高的分立方案具有更好的性能。 对于精密电子，放大电路必须满足设计指标中的精度要 求。设计这些放大器时所面临的一个问题是：流入放大 器输入端的电流所产生的电压失调。本文中，我们首先 分析了产生失调的原因，并基于集成电阻网络给出了相应的解决方案。

问题分析

在试图解决问题前，我们需要先了解问题的起源。因此， 我们首先考虑一个理想的运算放大器的简化框图(图1)。 很多一年级学生都非常熟悉该电路的分析(假设放大器输 入电流为零) ：

图1. 理想运算放大器简化框图。

引入有限的输入阻抗可以使分析结果更接近实际情况， 此时运算放大器将存在一定的输入偏置电流。我们在理想运算放大器的每个输入端增加一个电流源来模拟这一 效应，构建模型(图2)。

图2. 图1理想运算放大器的电流源模型，模拟输入偏置电流。

为了分析每个电流源的影响，假设VIN = 0V。假设VIN阻 抗小于公式中的其它阻抗，IBIAS+将旁路到地，不会产生 任何影响。由于VIN = 0V，V-也等于0V。此外，由于R1 两端电位相同，为0V电位，分析中可忽略。这样，我们 很容易得到由于输入偏置电流(IBIAS-)和反馈电阻(R2)所 产生的输出失调(VOUT) ：

VOUT = IBIAS- x R2

解决问题

为了改进电路我们增加一个电阻(图3中的R3)，需要验 证这一外加电阻的影响，该电阻会在同相端输入引入一 个负的偏压：IBIAS+ x R3。由此可以通过调节R3消除偏 置电流对反相端输入的影响。当然，合理的选择是将同 相端与反相端输入的偏置电流调整到近似相等。

VIN = 0V时，注意到我们在电路中叠加了一个电压，可以 很容易得到VOUT，即，输出电压等于同相端电压乘以电 压增益，加上由于反相端输入漏电流产生的失调。因为 VIN = 0V，同相端作用的任何电压都是该端和R3的漏 电流：

如果R3等于R1和R2并联电阻，将抵消输入偏置电流所 产生的电压。对于经常采用这一技术的精密应用，应按 照以下原则选择电阻：

R2/R1比值必须具有较高精度，以设置高精度增益。

R3和并联电阻R1/R2需精确保持相等，以补偿输入偏 置电流引入的误差。

这些电阻应保持相同的温度特性。

图3中的精密运算放大器可以采用集成或分立电阻。

图3. 图2电路中加入补偿电阻(R3)，抵消输入偏置电流的影响。

来源：维库开发网