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淺談運放電路的輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios

39度創意研究所 2020-10-23 14:33 次閲讀

模型圖

眾所周知,理想運放是沒有輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios 的。但每一顆實際運放都會有輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios 。我們可以用下圖 1 中的模型來説明它們的定義。

圖 1 模型圖

定義

由於運放兩個輸入極都有漏電流的存在。我們可以理解為,理想運放的各個輸入端都串聯進了一個電流源,正相輸入端表示為:Ib+,反向輸入端定義為:Ib-。這兩個電流源的電流值一般為不相同。也就是説,實際的運入,會有電流流入或流出運放的輸入端的(與理想運放的虛斷不太一樣)。 那麼 輸入偏置電流Ib就定義這兩個電流的平均值,這個很好理解。

輸入失調電流Ios,就定義為兩個電流的差。

產生的來源

説完定義,下面我們要深究一下這個電流的來源。那我們就要看一下運入的輸入級了,運放的輸入級一般採用差分輸入。採用的晶體管,要麼是雙極型晶體管BJT,要麼是場效應管FET。

如下圖 2 所示,對於BJT,要使其工作在線性區,就要給基極提供偏置電壓,或者説要有比較大的基極電流,也就是常説的,三極管是電流控制器件。那麼其偏置電流就來源於輸入級的三極管的基極電流,由於工藝上很難做到兩個管子的完全匹配,所以這兩個管子Q1和Q2的基極電流總是有這麼點差別,也就是輸入的失調電流。BJT型輸入的運放這兩個值還是比較大的,進行電路設計時,不得不考慮。而對於FET輸入的運放,由於其是電壓控制電流器件,可以説它的柵極電流是很小很小的,一般會在fA級。

但是,它的每個輸入引腳都有一對ESD保護二極管。這兩個二極管都是有漏電流的,這個漏電流一般會比FET的柵極電流大的多,這也成為了FET輸入運放的偏置電流的來源。當然,這兩對ESD保護二極管也不可能完全一致,因此也就有了不同的漏電流,漏電流之差也就構成了輸入失調電流的主要成份。

圖 2 運放輸入級結構 使用注意點:

輸入偏置電流會流過外面的電阻網絡,從而轉化成運放的失調電壓,再經運放後就到了運入的輸出端,造成了運放的輸入誤差。這也就説明了,在反向放大電路中,為什麼要在運放的同相輸入端連一個電阻再接地的原因。並且這個電阻要等於反向輸入端的電阻和反饋電阻並聯後的值。這就是為了使兩個輸入端偏置電流流過電阻時,形成的電壓值相等,從而使它們引入的失調電壓為0。

再有一點,對於微小電流檢測的電路,一般為跨阻放大電路,如光電二極管的探測電路,一般有用光信號都比較微弱轉化的光電源信號更微弱,常常為nA級甚於pA級。這個電路的本意是想讓光電流向反饋電阻流動從而在放大電路輸出端產生出電壓。如果選用的運放的輸入偏置電流過大,剛這個微弱的光電流會有一部分流入到運放的輸入端,而達不到預設的I/V線性轉化。

還需要注意的一點,許多運放的輸入失調電流會隨着温度的變化而變化,如果設計的系統是在很寬的温度範圍內工作,這一因素不得不考慮。
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ICS-40730 TDKInvenSenseICS40730低噪聲麥克風

MAX22025AWA+ Maxim Integrated MAX2202x/F隔離式RS-485/RS-422收發器

Integrated MAX2202x/F隔離式RS-485/RS-422收發器可在器件的電纜側(RS-485/RS-422驅動器/接收器側)和UART側之間提供3.5kVRMS數字電流隔離。當兩個端口之間存在較大的接地電位差時,隔離通過中斷接地環路來改善通信,並降低噪聲。這些器件允許高達0.5Mbps或16Mbps的穩健通信。 MAX2202x/F隔离式RS-485/RS-422收发器具有Maxim专有的AutoDirection控制功能,因此非常适合用于隔离式RS-485端口等应用,其中驱动器输入与驱动器使能信号搭配使用以驱动差分总线。 MAX22025、MAX22027、MAX22025F和MAX22027F具有较低压&#...
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MAX22025AWA+ Maxim Integrated MAX2202x/F隔離式RS-485/RS-422收發器

ICS-40212 TDKInvenSenseICS40212模擬麥克風

venSense ICS-40212模擬麥克風是一款微機電系統 (MEMS) 麥克風,具有極高動態範圍和低功耗常開模式。該麥克風包含MEMS麥克風元件、阻抗轉換器和輸出放大器。ICS-40212在電源電壓低於2V且工作電流為55μA時,採用低功耗工作模式。 ICS-40212麦克风具有128dB声压级 (SPL) 声学过载点(高性能模式下)、±1dB的严密灵敏度容差以及35Hz至20kHz扩展频率响应。该麦克风采用底部端口表面贴装封装,尺寸为3.5mm x 2.65mm x 0.98mm。典型应用包括智能手机、照相机和摄像机...
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ICS-40212 TDKInvenSenseICS40212模擬麥克風

ICS-40638 TDKInvenSenseICS40638AOP模擬MEMS麥克風

venSense ICS-40638高聲學過載點 (AOP) 模擬MEMS麥克風(帶差分輸出)具有極高的動態範圍,工作温度高達105°C。ICS-40638包括一個MEMS麥克風元件、一個阻抗轉換器和一個差分輸出放大器。該麥克風具有138dB聲壓級 (SPL) 聲學過載點、±1dB小靈敏度容差以及對輻射和傳導射頻干擾的增強抗擾度。該系列具有35Hz至20kHz擴展頻率響應,採用緊湊型3.50mm × 2.65mm × 0.98 mm底部端口表面貼裝封裝。TDK InvenSense ICS-40638 AOP模擬MEMS麥克風應用包括汽車、相機和攝像機以及物聯網 (IoT) 設備。 特性 差分非反向模拟输出 灵敏度:-43dBV(差分) 灵敏度容差:±1dB 35Hz至20kHz扩展频率响应 增强的射频抗扰度 PSRR:−81dB 3.50...
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ICS-40638 TDKInvenSenseICS40638AOP模擬MEMS麥克風

DK-42688-P TDKInvenSenseDK42688P評估板

venSense DK-42688-P評估板是用於ICM-42688-P高性能6軸運動傳感器的全面開發平台。該評估板設有用於編程和調試的板載嵌入式調試器和用於主機接口的USB連接器,可支持軟件調試和傳感器數據記錄。DK-42688-P平台設計採用Microchip G55 MCU,可用於快速評估和開發基於ICM-42688-P的解決方案。TDK InvenSense DK-42688-P評估板配有必要的軟件,包括基於GUI的開發工具InvenSense Motion Link,以及用於ICM-42688-P的嵌入式運動驅動器。 特性 用于ICM-42688-P 6轴运动传感器 带512KB闪存的Microchip G55 MCU 用于编程和调试的板载嵌入式调试器 用于主机接口的USB连接器 通过USB连接的电路板电源 ...
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DK-42688-P TDKInvenSenseDK42688P評估板

STM32L4P5AGI6 STMicroelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU)

oelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU) 不僅擴展了超低功耗產品組合,還提高了產品性能,採用Arm® 樹皮-M4內核(具有DSP和浮點單元 (FPU),頻率為120MHz)。STM32L4P5產品組合具有512KB至1MB閃存,採用48-169引腳封裝。STM32L4Q5具有1MB閃存,提供額外加密加速器引擎(AES、HASH和PKA)。 特性 超低功率,灵活功率控制 电源:1.71V至3.6V 温度范围:-40°C至85°C或-40°C至125°C 批量采集模式(BAM) VBAT模块中150nA:为RTC和32x32位储备寄存器供电 关断模式下,22nA(5个唤醒引脚ʌ...
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STM32L4P5AGI6 STMicroelectronics STM32L4P5/STM32L4Q5 32位微控制器 (MCU)

ICS-52000 TDKInvenSenseICS52000帶TDM數字輸出的低噪聲麥克風

venSense ICS‐52000是一款低噪聲數字TDM輸出底部端口麥克風,採用4mm × 3mm × 1mm小尺寸表面貼裝封裝。  該器件由MEMS傳感器、信號調理、模數轉換器、抽取和抗混疊濾波器、電源管理以及行業標準的24位TDM接口組成。 藉助TDM接口,包括多達16個ICS‐52000麥克風的陣列可直接連接諸如DSP和微控制器等數字處理器,無需在系統中採用音頻編解碼器。 陣列中的所有麥克風都同步對其聲信號進行採樣,從而實現精確的陣列處理。 ICS‐52000具有65dBA的高SNR和寬帶頻率響應。 靈敏度容差為±1dB,可實現無需進行系統校準的高性能麥克風陣列。 ICS-52000具有兩種電源狀態:正常運行和待機模式。 該麥克風具有軟取消靜音功能,可防止上電時發出聲音。 從ICS-52000開始輸出數據時開始,音量將在256WS時鐘週期內上升到滿量程輸出電平。 採樣率為48kHz,該取消靜音序列大約需要5.3ms。 The ICS‐52000 features a high SNR of 65dBA and a wideband frequency response. The sensitivity tolerance is ±1dB enabling high‐performance micropho...
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ICS-52000 TDKInvenSenseICS52000帶TDM數字輸出的低噪聲麥克風

IAM-20380 TDKInvenSenseIAM20380高性能陀螺儀

venSense IAM-20380高性能陀螺儀具有0.5VDD至4V電壓範圍、400kHz時鐘頻率以及-40°C至+85°C工作温度範圍。IAM-20380具有3軸集成,因此製造商無需對分立器件進行昂貴且複雜的系統級集成。TDK InvenSense IAM-20380高性能陀螺儀非常適合用於汽車報警器、遠程信息處理和保險車輛追蹤應用。 特性 数字输出X、Y和Z轴角速率传感器(陀螺仪) 用户可编程满量程范围为±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps 集成16位ADC 用户可编程数字滤波器,用于陀螺仪和温度传感器 按照AEC-Q100执行&...
發表於 11-03 10:07 16次 閲讀
IAM-20380 TDKInvenSenseIAM20380高性能陀螺儀

MPF5024AMMA0ES NXP Semiconductors PF502x電源管理集成電路

502x電源管理集成電路 (PMIC) 在一個器件中集成了多個高性能降壓穩壓器。PF502x PMIC既可用作獨立的負載點穩壓器IC,也可用作較大PMIC的配套芯片。 NXP PF502x电源管理集成电路 (PMIC) 具有用于关键启动配置的内置一次性可编程 (OTP) 存储器存储。借助该OTP特性,可减少通常用于设置输出电压和稳压器序列的外部元件数量,从而打造时尚器件。启动后,稳压器参数可通过高速I2C进行&#...
發表於 11-02 12:06 23次 閲讀
MPF5024AMMA0ES NXP Semiconductors PF502x電源管理集成電路

為什麼使晶體管的頻率特性拓展至極大,需要將發射極電流設定在很大的值

畫線的第一句話看不太懂。。。
發表於 10-31 11:21 144次 閲讀
為什麼使晶體管的頻率特性拓展至極大,需要將發射極電流設定在很大的值

T3902 TDKInvenSenseT3902低功耗多模麥克風

vensense T3902低功耗多模麥克風具有185µA至650µA電流範圍、36Hz至>20kHz額定頻率以及3.5mm × 2.65mm × 0.98mm表面貼裝封裝。T3902麥克風由一個MEMS麥克風元件和一個阻抗轉換器放大器,以及之後的一個四階調製器組成。T3902系列具有高性能、低功耗、標準和睡眠等工作模式。TDK Invensense T3902低功耗多模麥克風非常適合用於智能手機、相機、平板電腦以及安全和監控應用。 特性 3.5mm × 2.65mm × 0.98mm表面贴装封装 低功耗模式:185µA 扩展频率响应:36Hz至>20kHz 睡眠模式电流:12µA 高电源抑制 (PSR):-97dB FS 四阶∑-Δ调制器 数字脉冲密度调制 (PDM) 输...
發表於 10-30 11:06 23次 閲讀
T3902 TDKInvenSenseT3902低功耗多模麥克風

ICS-40740 TDKInvenSenseICS40740超低噪聲麥克風

venSense ICS-40740超低噪聲麥克風具有超低噪聲、高動態範圍、差分模擬輸出和1個底部端口。TDK InvenSense ICS-40740器件採用MEMS麥克風元件、阻抗轉換器、差分輸出放大器和增強型射頻封裝。ICS-40740器件具有70dB SNR和±1dB靈敏度容差,因此非常適合用於麥克風陣列和遠場語音控制應用。 特性 70d BA信噪比 -37.5dBV灵敏度 ±1dB灵敏度容差 4mm x 3mm x 1.2mm表面贴装封装 80Hz至20kHz扩展频率响应 165µA电流消耗 132.5dB SPL声学过载点 -87d BV PSR 兼容无锡/铅和无铅焊接工艺 符合RoHS指令/WEEE标准 ...
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ICS-40740 TDKInvenSenseICS40740超低噪聲麥克風

IAM-20680 TDKIAM20680 MEMSMotion Tracking器件

venSense IAM-20680 6軸MotionTracking器件在3mm x 3mm x 0.75mm的小尺寸封裝中集成了3軸陀螺儀和3軸加速度計。IAM-50680器件具有片上16位ADC、可編程數字濾波器、嵌入式温度傳感器和可編程中斷。TDK InvenSense IAM-20680 6軸MotionTracking器件非常適合用於360°視角相機穩定、汽車報警器和遠程信息處理應用。 特性 數字輸出X、Y和Z軸角速率傳感器(陀螺儀) 用户可編程滿量程範圍為±250dps、±500dps、±1000dps和±2000dps,集成16位ADC 數字輸出X、Y和Z軸加速度計,具有±2g、±4g、±8g和±16g的可編程滿量程範圍,集成16位ADC 用户可編程數字濾波器,用於陀螺儀、加速度計和温度傳感器 自檢功能 喚醒運動中斷,用於應用處理器的低功耗運行 按照AEC-Q100執行的可靠性測試 按要求提供PPAP和認證數據 應用 導航系統航位推算輔助功能 ...
發表於 10-29 13:06 26次 閲讀
IAM-20680 TDKIAM20680 MEMSMotion Tracking器件

MAXM17720AMB+ Maxim Integrated MAXM17712/20/24 PMIC

Integrated MAXM17712/20/24電源管理專用IC (PMIC) 是喜馬拉雅微型系統級IC (µSLIC) 電源模塊,可實現散熱更好、尺寸更小、更加簡單的電源解決方案。這些IC將高效率150 mA同步降壓直流-直流轉換器和高PSRR、低噪聲、50mA線性穩壓器集成到µSLIC™電源模塊中。該PMIC在4V至60V寬輸入電壓範圍內工作。該降壓轉換器和線性穩壓器可提供高達150mA和50mA輸出電流。 直流-直流轉換器的輸出用作線性穩壓器的輸入。這些線性穩壓器在不同模塊中提供1.2V至3.3V固定輸出電壓。MAXM17712/20/24模塊採用薄型設計,採用2.6mmx3mmx1.5mm µSLIC封裝。典型應用包括工業傳感器、暖通空調和樓宇控制、電池供電設備以及LDO替代品。 特性 易於使用: 4V至60V寬輸入降壓轉換器 可調節及固定的輸出電壓模塊 內部電感器和補償 降壓轉換器輸出電流高達150mA 線性穩壓器輸出的精度為±1.3%,FB精度為±2% 全陶瓷電容器、緊湊佈局 ...
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MAXM17720AMB+ Maxim Integrated MAXM17712/20/24 PMIC

MAX40027ATC/VY+ Maxim Integrated MAX40027雙路高速比較器

MAX40027雙路高速比較器具有280ps典型傳播延遲。這些比較器具有極低過驅分散(25ps,典型值),因此非常適合用於飛行時間、距離測量應用。該器件的輸入共模範圍為1.5V至V+ 0.1V,與MAX40658、MAX40660和MAX40661等多個廣泛使用的高速跨阻放大器的輸出擺幅兼容。輸出級為LVDS(低壓差分信號),有助於最大限度地降低功耗,直接與諸多FPGA和CPU連接。互補輸出有助於抑制每個輸出線上的共模噪聲。MAX40027採用小型、節省空間的3mm x 2mm、12引腳TDFN封裝,帶側面可濕性側翼,符合AEC-Q100汽車級認證要求。MAX40027的工作温度範圍為-40°C至+125°C,可在2.7V至3.6V電源電壓下工作。 特性 快速傳播延遲:280ps(典型值) 低過驅色散:25ps(VOD=10mV至1V)  電源電壓:2.7V至3.6V 2.7V電源時45.9mw(每個比較器) 節能型LVDS輸出 温度範圍:-40°C至+125°C 符合汽車類AEC-Q100標準 小型3mm x 2mm TDFN封裝,帶可濕性側翼 ...
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MAX40027ATC/VY+ Maxim Integrated MAX40027雙路高速比較器

LPC55S66JBD64K NXP Semiconductors LPC55S6x Arm® Cortex®-M33微控制器

miconductors LPC55S6x Arm Cortex-M33微控制器 (MCU) 採用Arm雙核和Arm TrustZone 技術,適用於工業、樓宇自動化、物聯網 (IoT) 邊緣計算、診斷設備和消費電子應用。這些器件基於Armv8-M架構,採用低功耗40nm嵌入式閃存工藝,具有先進的安全特性。 LPC55S6x微控制器具有一套独特的安全模块,可为嵌入式系统提供层保护,同时保护最终产品在整个生命周期内免受未知或意外的威胁。这些块包括基于可信根和配置的SRAM PUF、来自加密图像的实时执行&...
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LPC55S66JBD64K NXP Semiconductors LPC55S6x Arm® Cortex®-M33微控制器

一文介紹場效應管的工作原理

 場效應管工作原理用一句話説,就是"漏極-源極間流經溝道的ID,用以柵極與溝道間的pn結形成的反偏的柵極控制ID".更正確地説,...
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一文介紹場效應管的工作原理

飛虹FHP60R190A場效應管介紹

高頻可以節省傳統整流器的調壓器和主變的損耗,節能在35%以上,大大的減輕了電鍍成本,實為表面處理行業最理智的選擇,其可以帶負...
發表於 10-27 08:55 0次 閲讀
飛虹FHP60R190A場效應管介紹