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運(yùn)放電路為什么要匹配電阻,輸入偏置電流IB太大有什么后果

h1654155282.3538 ? 來源:談?wù)勑?/span> ? 作者:談?wù)勑?/span> ? 2021-03-14 17:32 ? 次閱讀

理想運(yùn)放的輸入阻抗無窮大,但實(shí)際上運(yùn)放的輸入端還是會(huì)流入一定的電流的,所以有時(shí)候我們?cè)O(shè)置運(yùn)放輸入電阻的時(shí)候不能太大,否則運(yùn)放對(duì)信號(hào)的運(yùn)算將產(chǎn)生誤差。

先看一個(gè)跟隨器

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如上圖,運(yùn)放的兩個(gè)輸入端有電流,說好的運(yùn)放輸入阻抗無窮大的,它怎么還有電流呢?下面我們引出兩個(gè)運(yùn)放的非理想參數(shù):輸入偏置電流IB、輸入失調(diào)電流IOS

IB、IOS定義

輸入偏置電流IB:當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時(shí),兩個(gè)輸入端流進(jìn)電流的平均值。所以上圖的IB=(932.3pA+1.431nA)/2=1.182nA.

輸入失調(diào)電流IOS:當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時(shí),兩個(gè)輸入端流進(jìn)電流的差值。所以上圖的IOS=1.431nA-932.3pA=0.499nA.

運(yùn)放電路為什么要匹配電阻

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1.如上圖,我們經(jīng)常會(huì)看到運(yùn)放電路會(huì)多一個(gè)電阻Rp,它與運(yùn)放電路的增益無關(guān)且Rp=R1//R2,我們常叫它匹配電阻。

2.從感覺上來說,運(yùn)放的兩個(gè)輸入端應(yīng)該是一模一樣的,體現(xiàn)在兩端阻抗也應(yīng)該相等,所以加這個(gè)匹配電阻符合我們的想象。直接看上圖從電路原理也是可以推導(dǎo)它的,這里不贅述,想了解推導(dǎo)過程的同仁可以給我留言。

3.假如知道推導(dǎo)過程的話,還可以知道(R1//R2)越小,IB和IOS引起的誤差也越小,這也是我們提倡運(yùn)放外圍電阻不應(yīng)該太小的其中一個(gè)原因,但是還需要與功耗做出折衷。

4.順便說一下,運(yùn)放外圍電路的電阻如果太大的話,回路電流就很小,那么信號(hào)是容易被電磁場(chǎng)干擾的。特別是PCB布線長的時(shí)候,PCB走線就像一根天線會(huì)吸收來自空間的電磁噪音。

5.最后,電阻的常用阻值總是有限的,通常我們也不會(huì)去找廠家定制一款特定阻值的電阻,這會(huì)使成本直線上升。同時(shí)我們總希望BOM清單上元器件的種類越少越好,這有利于采購的談判。假如出現(xiàn)計(jì)算的Rp是一個(gè)奇怪的阻值時(shí),可以直接用R1并上R2來代替。

輸入偏置電流IB太大有什么后果

有時(shí)候我們用跨阻放大器(I-V)來完成對(duì)微小電流信號(hào)的放大。因?yàn)橛秒娮柚苯訉㈦娏餍盘?hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的話,如果電阻太小了信號(hào)源可能帶不動(dòng),而電阻太大了引入的電阻熱噪聲也很大。所以有如下圖跨阻放大器,利用反饋電阻1M將電流轉(zhuǎn)化為電壓。

·跨阻放大器·

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1.如上圖,如果運(yùn)放的IB過大,那么光敏傳感器本來微弱的電流將一部分被運(yùn)放的IB吃掉而不能更多地流向反饋電阻,會(huì)增大誤差。

2.還有一種情況(非以上跨阻放大器),當(dāng)放大器輸入端通過一個(gè)電阻接地時(shí),這個(gè)IB電流將在電阻上產(chǎn)生輸入電壓,這也是一個(gè)誤差。

3.解決這些問題最主要的措施是選擇IB較小的運(yùn)放,通常來說FET輸入的運(yùn)放IB比較小。順便說一下,了解運(yùn)放的分類是有必要的,比如按工藝、精度、速度、功耗分類它們各有什么區(qū)別。
責(zé)任編輯人:CC

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