電子電路知識|失調電壓結構原理圖解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-09-23
失調電壓，又稱輸入失調電壓，指在差分放大器或差分輸入的運算放大器中，為了在輸出端獲得恒定的零電壓輸出，而需在兩個輸入端所加的直流電壓之差。
此參數表征差分放大器的本級匹配程度。在差分放大器的兩個輸入端加有相等的輸入電壓時，差分輸出電壓稱為輸出失調電壓。
如果運放的輸入端短接在一起并接地（如圖1所示），則輸出存在某一直流電壓。
這個電壓叫做“輸出失調電壓”(output offset voltage)，輸入失調電壓是在沒有任何外部輸入時存在于兩個端口間的差分輸入電壓。
換句話說，它可以認為是被加到輸入端口間迫使輸出電壓為零的輸入電壓。如果V除以運放的電壓增益A0，其結果是“輸入失調電壓”(input offset voltage)。
輸出失調電壓由輸入級內部失配所引起。一個簡單差分對（見圖2）
由兩個晶體管Q1和Q2組成。輸入端口間任何差分信號都被放大并且產生輸出電壓V。
實際上，兩個晶體管的特性不會完全一樣；因此，集電極偏置電流Ic1和Ic2會不同。
結果，即使沒有任何輸入電壓，也可能會有一個差分輸出電壓，其在后級被放大并且可能因為更多的失配而惡化。
對于圖3中的反相和同相放大器，輸入失調電壓的影響可以被確定。對于這兩種結構．因為沒有其他輸入信號V，可以考慮為同相端的輸入。
很多單運放都提供額外管腳用于失調電壓調零。使用該功能時，通常在運放自兩個管腳上接一個電位器，而電位器的滑動端通過電阻與正電源端(或者負電源端相接，取決與具體的運算放大器，電路如圖4所示：
需要注意一個常見問題：替換不同型號的運放后，如果滑動端意外地與錯誤的電源相連，那么運放將會損壞。
一個設計良好的運放的失調電壓調節范圍不超過其最低等級產品的最大Vos的2~3倍；然而，運放的失調電壓調整管腳處的電壓增益通常大于信號輸入端的增益。
因此，必須盡可能地減小失調電壓調整管腳處的噪聲，也就是避免使用長導線連接運放和電位器。
失調電壓調零會引起失調溫度系數上升，運放的輸入失調電壓漂移受失調電限調整設置的影響。內部調節端只能用于調整運放自己的失調電壓，而不能糾正系統的失調誤差。
對于FET輸入型運放來說，漂移損失約為4μV/℃。通常，最好通過選擇合適的器件/等級來控制失調電壓。
失調電壓外調整的方法分為反相運算放大電路失調電壓的外部調整方法以及同相運算放大電路失調電壓的外部調整方法。以同相運算放大電路失調電壓的外部調整方法為例說明失調電壓的外調整。
對于同相運算放大電路，可以采用如圖5所示的電路：
在運放的反相輸入端注入小的偏置電壓。當R3》R1時，失調電壓較小，該電路工作性能較好；否則，信號增益將受調整失調電壓用的電位器的影響。然而，當R3與固定的低阻抗參考電源±VREF，相連時，信號增益將穩定。
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