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关于运放的平衡电阻

运放输入端所接电阻要平衡,目的是使集成运放两输入端的对地直流电阻相等,运放的偏置电流不会产生附加的失调电压。 但有些电路对失调电压要求并不高,例如交流音频放大器。有些运放偏置电流很小,即使输入端电阻不平衡也不会对失调电压产生什么影响,这些电路就可以不要求 输入端电阻平衡。

以反相放大器来说明平衡电阻的作用。如图所示。
关于运放的平衡电阻

若运放为理想运放,输入为0时,则:

关于运放的平衡电阻
但实际运放有失调电压(VIO),失调电流(IIO),输入偏置电流(IIB)。依据失调电流,输入偏置电流的定义,有:
关于运放的平衡电阻

解方程组,得:
关于运放的平衡电阻

在反相端用KCL,有:
关于运放的平衡电阻

考虑到失调电压,实际反相端电压为:
关于运放的平衡电阻

而:
关于运放的平衡电阻
将所有参数代入,解得:
关于运放的平衡电阻

当R2=R1//Rf时,
关于运放的平衡电阻

此时由输入偏置电流IIB产生的失调电压为0。

运放输入端所接电阻要平衡,目的是使运放的偏置电流不会产生附加的失调电压。但有些电路对失调电压要求并不高。例如交流音频放大器,有些运放偏置电流很小,即使输入端电阻不平衡也不会对失调电压产生什么影响,这些电路就可以不要求输入端电阻平衡。尤其是现在基于CMOS工艺的运放,输入偏置电流都是几个pA,加不加平衡电阻的影响就微乎其微了。
说明:

1、为了保证输入阻抗匹配一般需要配合适的电阻。

2、为了减小输入电流失调,原则上同相端电阻等于接反相端那两个电阻的并联值。实际应用中,由于闭环的结果,尤其在深负反馈条件下,失调在输出端并不明显,失调不是主要矛盾时,同相接地电阻常省去。从运放工作在最好状态的意义出发,还是要那个电阻。同相接地电阻只对双极运放有作用,对 MOS 型的运放没意义。

3、接地输入端接电阻:阻抗对称,匹配。高频必须用。

4、理解运放偏置电流与失调电流
运放输入端都会有偏置电流 IB+,IB-,两个偏置电流之均值定义为偏置电流 IB,之差为失调电流 ioses 对于 IB>>ioses 的运放,两个输入电阻 Rs+,Rs-匹配可以减小 IB 流过电阻造成的误差但精密运放往往将IB 补偿到最小,IB,ioses 相近,加匹配电阻反而增加误差。

5、为了输入端存在偏置电流而设置的,其目的是让同相和反相两个输入端看出去的阻抗相等, 以便“预定”两个输入端“相等”的偏置电流在它们产生的压降也相等,起到相互抵消的作用。
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