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如何正確理解運算放大器輸入失調(diào)電壓？

發(fā)布時間：2022-02-24 來源：Digi-Key 責(zé)任編輯：lina

【導(dǎo)讀】輸入失調(diào)電壓Vos(Voltage - Input Offset)，指的是為使運算放大器輸出端為0V所需加于兩輸入端間之補償電壓。理想之運算放大器其Vos應(yīng)該為0V。

輸入失調(diào)電壓Vos(Voltage - Input Offset)，指的是為使運算放大器輸出端為0V所需加于兩輸入端間之補償電壓。理想之運算放大器其Vos應(yīng)該為0V。

輸入失調(diào)電壓相當(dāng)于加載輸入端的一個額外的電壓源。舉個例子：

如果閉環(huán)增益G=1（如下圖左邊）, 失調(diào)電壓Vos傳導(dǎo)到輸出端Vout = Vos

如果閉環(huán)增益G=1000（如下圖右邊），失調(diào)電壓Vos傳導(dǎo)到輸出端Vout = 1000Vos

如何正確理解運算放大器輸入失調(diào)電壓？

圖1：不同閉環(huán)增益下的失調(diào)電壓Vos對于輸出電壓影響（圖片來源：TI）

所以，閉環(huán)增益越大，失調(diào)電壓對于輸出的影響越大。

除此之外，我們還要注意一點。失調(diào)電壓不是一直不變的，最大的失調(diào)電壓變化一般出現(xiàn)在輸出極值時。

為了保證失調(diào)電壓在可控范圍內(nèi)，我們還要關(guān)注開環(huán)增益。我們在定義開環(huán)增益時，比如TI的TLV8542，我們會發(fā)現(xiàn)開環(huán)增益的工作條件分別在電源正軌道-0.6V，負軌道+0.6V定義。

如何正確理解運算放大器輸入失調(diào)電壓？

圖2：TLV8542開環(huán)增益（圖片來源：TLV8542數(shù)據(jù)手冊）

如下圖，橫坐標輸出電壓Vout從負電源軌-Vs到正電源軌+Vs變化。藍線代表開環(huán)增益，開環(huán)增益會在接近電源正負軌時，我們可以看到急劇惡化。

如何正確理解運算放大器輸入失調(diào)電壓？

所以對于開環(huán)增益的定義，很多廠商（比如TI）, 會在一個較大的輸出擺動范圍求其平均值，以實現(xiàn)良好的線性運行。比如選擇電源正軌道-0.6V，負軌道+0.6V來計算開環(huán)增益，如上圖紅線。

最大的失調(diào)電壓變化一般出現(xiàn)在輸出極值時，比如接近電源正負軌。在中間部分，增量開環(huán)增益較高，然后在輸出接近電源正負軌道附近的時候下降。如果將運算放大器推向其擺幅極限時（超負荷工作），失調(diào)電壓會更劇烈地上升。

讓我們來做一些具體的計算。如果直流開環(huán)增益為100dB，則相當(dāng)于：

如何正確理解運算放大器輸入失調(diào)電壓？

因此，每從中位電壓輸出擺動1V，輸入電壓必須改變10μV?？砂阉醋麟S直流輸出電壓變化的失調(diào)電壓。輸出擺動9V，變化為90μV。

所以，為了保證失調(diào)電壓在可控范圍內(nèi)，盡量不要讓放大器工作在超負荷工作，從而導(dǎo)致更大的失調(diào)電壓。

（來源：得捷電子DigiKey）

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