运放电路误差这么大,哪来的?
下图1是一个基本的,当同相端输入电压为0V时,按理想情况,运放的输出端应该也为0V. 但图2的仿真结果,却告诉我们运放的输出电压为196mV.在高精度应用中,这个可不算小。这个怎么来的?下面具体讲讲。
本文引用地址:基本放大电路
仿真结果
运放输出结果产生原因有很多,对于图中的应用来说,最主要的2个误差源是运放的失调电压Vos.和运放的偏置电流Ib-. 本应用中,输入共模电压为0V. 故可以忽略共模电压对运放造成的误差影响,而且输出电压也很小,所以也可以忽略运放开环增益对失调电压的影响。
先看失调电压的造成的误差,根据LM358的数据手册,输入失调电压是mV级别的。
数据手册失调电压数据
下图是仿真电路图
下面是失调电压仿真数据
从上图可知,失调电压为2mV, 这个误差电压经过反馈回路,放大100倍后,会在输出端产生一个200mV的误差电压。先记住这个数据,下面接着讲偏置电流的影响。
根据下图的仿真结果,运放的偏置电流约为38nA.这个额外的38nA的偏置电流等效会在反馈电阻RF上产生误差,从而在输出端产生一个38nA*99K=3.8mV的误差。根据电流流向,可知产生的是-3.8mV的误差,由此可知,综合失调电压和偏置电流造成的总误差为:200mV-3.8mV=196.2mV. 还记得第一张仿真结果吗?运放输出的电压正好就是196mV. 到此我们了解了文章开头所讲的运放输出误差的原因了。
由此可见,在精密应用中,运放的失调电压和偏置电流参数还真是不可忽略。尤其是小信号的放大电路,需要选择精密运放,选择失调电压和失调电流小的运放,如果运放输入的是交流信号,还需要考虑增益带宽积的影响,增益带宽积也会影响运放的输出结果。