ZHCAEO4 November 2024 OPA186 , OPA206 , OPA210 , OPA2210 , OPA328 , OPA391 , OPA928
运算放大器输入引脚连接到差分输入对中晶体管的基极。双极晶体管是电流控制器件,因此需要使用基极电流来适当地偏置输入级(请参阅节 2.1)。输入级集电极电流偏置的选择取决于运算放大器的带宽、噪声和压摆率要求。输入晶体管的基极电流将是集电极电流除以晶体管的电流增益 (β)。因此,双极器件的输入偏置电流 IB 将取决于具体的产品要求和工艺技术。然而,未校正的输入偏置电流的典型范围为数百纳安至几微安。对于某些应用,未校正的偏置电流值会引入较大的误差,而这些误差是不可接受的。为了解决该问题,使用了集成电路设计方法偏置电流消除 以显著降低偏置电流。
输入偏置电流消除方法监测晶体管基极电流,并将大小相等但方向相反的电流加到运算放大器输入端子中以消除基极电流(请参阅图 2-12)。如果消除电路运行良好,则从运算放大器外部看到的输入偏置电流将降至零。但是,消除电流存在容差,因此会存在一些残余偏置电流。通常,输入偏置电流消除产生的改进会使 IB 降低为原来的一百分之一。图 2-12 展示了从 10nA 降低至大约 1nA 的偏置电流。此外,如果没有偏置电流消除功能,双极器件的偏置电流会始终沿相同方向流动。对于 NPN 器件,基极电流流入基极,而对于 PNP 器件,基极电流流出基极。但是,当使用偏置电流消除功能时,校正后的残余电流可以沿任一方向流动。
使用偏置电流消除功能也会影响输入偏置电流失调 (IOS)。通常,对于不使用偏置电流消除功能的器件,IB 往往远大于 IOS(大约为 10 倍)。这是因为输入晶体管匹配良好。相反,在使用偏置电流消除功能时,消除后的残余 IB 是误差项,因此两个输入不再良好匹配。因此,对于使用偏置电流消除功能的器件,IB 的幅度与 IOS 大致相同。当 IB >> IOS 时,通过匹配反馈网络阻抗和运算放大器的同相输入,可以降低 IB 的影响。相反,当 IB ≌ IOS 时,匹配阻抗不再有助于降低 IB 的影响,实际上可能使误差加倍。
表 2-2 和表 2-3 将不具有 IB 消除功能的器件与具有 IB 消除功能的器件进行比较。需要注意的是,使用 IB 消除时、IB 的绝对幅度要低得多(-35nA 与 ±4.5nA)。此外,请注意,如果不具有 IB 消除功能,则 IB >> IOS,但如果具有消除功能,则 IB ≈ IOS。最后,请注意,如果不具有 IB 消除功能,则 IB 的极性沿一个方向,而如果具有 IB 消除功能,则其极性沿两个方向(-35nA 与 ±4.5nA)。不具有 IB 消除功能时 IB 的负极性表示 PNP 输入结构。
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参数 |
测试条件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
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|---|---|---|---|---|---|---|
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LM358B | 输入偏置电流 |
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|
IB |
输入偏置电流 |
-10 |
-35 |
nA |
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TA = -40°C 至 85°C |
-60 |
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IOS |
输入失调电流 |
±0.5 |
±4 |
nA |
||
|
TA = -40°C 至 85°C |
±5 |
|||||
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参数 |
测试条件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
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OPAx209 | 输入偏置电流 |
|||||||
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IB |
输入偏置电流 |
VCM = 0V |
TA = 25°C |
±1 |
±4.5 |
nA |
|
|
TA = -40°C 至 125°C |
±15 |
||||||
|
IOS |
输入失调电流 |
VCM = 0V |
TA = 25°C |
±0.7 |
±4.5 |
nA |
|
|
TA = -40°C 至 125°C |
±15 |
||||||