【導讀】pianzhidianliuzaiyunfangshuruduanwaibudianzuhouchanshengdianyahuiduishiyongzhezaochengmafan
，chanshengxitongwucha。biruduiyuyigetongxiangdanweizengyihuanchongdianliu，ruguoxinhaoyuandianzuwei 1MΩ，那麼當   時，就會產生 10mV 的誤差，對於任何係統這個誤差都不能被忽略。

一、偏置電流定義

理想運算放大器的輸入端口沒有電流流入流出。但實際運放器件的輸入端口存在著兩個偏置電流，即IB+和IB-。

▲ 圖1.1 運算放大器的偏置電流   

運放的偏置電流有以下特點：

運放偏置電流是一個變化的參數

；

隨著器件不同
，可能從 60fA（每3 流過 1 個電子）到數個微安級別；

一些運放結構具有匹配的   
，一些運放 不匹配；

有些運放中的 隨著溫度變化很小，但是 FET運放隨著溫度每升高 10℃   增加一倍；

有些運放的 可能會雙向流動
；

在  AD549[2] 靜電計運放的   大約為 60fA，一些高速運放的偏置電流可以達到數十個微安。帶有長尾對輸入結構的 BJT 或者 FET 運放的偏置電流是單向流動。一些複雜結構（偏置補償或者電流反饋運放）內部有不同電流源，對應的偏置電流是雙向流動。

pianzhidianliuzaiyunfangshuruduanwaibudianzuhouchanshengdianyahuiduishiyongzhezaochengmafan，chanshengxitongwucha。biruduiyuyigetongxiangdanweizengyihuanchongdianliu，ruguoxinhaoyuandianzuwei 1MΩ
，那麼當   時，就會產生 10mV dewucha
，duiyurenhexitongzhegewuchadoubunengbeihulve。huozhedangshejizhewangjipianzhidianliuzhemeyihuishi，shiyongdianrongouhexinhao，zedianlujiugenbunenggongzuo。yexuzaidianrongkaishichongdianshidianlugongzuo，houmianyinqicuowushuchu。zhongyaodeshizairenheyunfangdianlushejizhongbuyaohulve   的作用，對放大電路內部也需要時刻警惕。

二
、失調電流

輸入失調電流是指兩個偏置電流 之間的差別， 。如(ru)果(guo)兩(liang)個(ge)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)一(yi)開(kai)始(shi)就(jiu)匹(pi)配(pei)時(shi)，失(shi)調(tiao)電(dian)流(liu)會(hui)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)，比(bi)如(ru)對(dui)於(yu)大(da)多(duo)數(shu)電(dian)壓(ya)負(fu)反(fan)饋(kui)運(yun)放(fang)電(dian)路(lu)。如(ru)果(guo)對(dui)於(yu)電(dian)流(liu)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)，由(you)於(yu)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)就(jiu)根(gen)本(ben)不(bu)匹(pi)配(pei)，失(shi)調(tiao)電(dian)流(liu)也(ye)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)太(tai)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)。   在zai軌gui到dao軌gui輸shu入ru端duan電dian路lu設she計ji中zhong，由you於yu存cun在zai兩liang個ge並bing行xing的de輸shu入ru級ji，當dang共gong模mo電dian壓ya經jing過guo轉zhuan換huan區qu域yu時shi
，偏pian置zhi電dian流liu會hui改gai變bian方fang向xiang，對dui於yu這zhe種zhong器qi件jian，偏pian置zhi和he失shi調tiao電dian流liu相xiang對dui難nan以yi定ding義yi，通tong常chang簡jian單dan給gei出chu正zheng負fu最zui大da範fan圍wei。失shi調tiao電dian流liu的de大da小xiao通tong常chang是shi偏pian置zhi電dian流liu的de十shi分fen之zhi一yi左zuo右you。

三、內部偏置電流抵消電路

下圖顯示了內部提供偏置電流源設計，實際輸入偏置電流是內部偏置電流減去三極管偏置電流的差，所以會非常小。

▲ 圖1.3.1 內部帶有偏置電流補償電路雙極性輸入級   

一些當代精密運放使用了內部偏置電流補償電路，比如大家熟悉的  OP07[3] 
、 OP27[4] 運放係列。下麵給出了這種電路的優缺點。   這種電路的優點：

失調電壓小：小於 10   

；

失調電壓漂移小：小於  /℃

；

偏置電流溫度穩定性好；

偏置電流小：小於   ；

電壓噪聲小：小於 ；

電路的缺點：

偏置電流匹配性不好
，甚至電流流向會發生變化

；

電流噪聲大；

對於高頻電路用途不大
；

由於附加了輸入阻抗，會造成匹配信號源阻抗困難

；

由you於yu輸shu入ru端duan噪zao聲sheng源yuan包bao括kuo有you輸shu入ru三san極ji管guan基ji極ji噪zao聲sheng電dian流liu和he補bu償chang噪zao聲sheng電dian流liu，它ta們men是shi不bu相xiang關guan，所suo以yi噪zao聲sheng的de能neng量liang會hui相xiang加jia。通tong常chang情qing況kuang下xia偏pian置zhi電dian流liu補bu償chang特te性xing在zai器qi件jian的de數shu據ju手shou冊ce中zhong並bing沒mei有you給gei出chu，在zai內nei部bu電dian路lu原yuan理li圖tu中zhong也ye不bu顯xian示shi。可ke以yi通tong過guo器qi件jian的de偏pian置zhi電dian流liu指zhi標biao來lai確que認ren是shi否fou內nei部bu具ju有you偏pian置zhi電dian流liu補bu充chong電dian路lu。如ru果guo偏pian置zhi電dian流liu指zhi標biao為wei “±” 數值，通常器件具有偏置電流補償電路。

四
、消除偏置電流影響

當運放的偏置電流很好的匹配（對於一些雙極性輸入級
，不帶內部偏置電流補償電路）的運放，可以通過外部輸入匹配電阻 R3 (R3=R1//R2) 來抵消偏置電流的影響，減少了附加的失調電壓誤差。當 R3 大於 1kΩshi，tongchangxuyaobinglianyigedianronglaijiangdizaosheng。duiyupianzhidianliubupipeideyunfang，zhezhongwaibupipeidianzudeshiyongfeidanbuqizuoyong，youkenenghuishiwuchabiandegengzao。

▲ 圖1.4.1 消除偏置電流影響的應用電路

五、測量失調和偏置電流

下圖給出了測量偏置電流（或者輸入失調電壓）的電路。在被測運放的輸入端串聯一個電阻 Rs 用於測量偏置電流  IB。偏置電流在串聯電阻上產生一個附加的失調電壓   。如果輸出電壓   在開始的時候已經測量記錄了，那麼   的變化就反應了   上的由於   所帶來的電壓變化。當   被測量出之後
，它們的平均值 就是運放的偏置電流。   

對於一些雙極性運放， 通常選擇   ，對於 FET 輸入器件
， 選擇 1000MΩ。

▲ 圖1.5.1 測量偏置電流的電路   

選擇   
，電路的輸出  

S1 閉合，測量   ；

S2 閉合
，測量 ；

S1
，S2 都閉合，測量 ；

S1

，S2 都打開
，測量   ；

duiyushurupianzhidianliufeichangxiaodeyunfang，keyicaiyongjifenfangfajinxingceliang。pianzhidianliuduidianrongchongdian，celiangshuchudianyabianhualvkeyihuodepianzhidianliudedaxiao。chongdiandianrongdeloudianliutongchangshiyongtefulong（Teflon）或者 聚丙烯（Polypropylene）電容。對於 小於 10fA 的器件，這種方法也會變得困難。

▲ 圖1.5.2 計分方法測量偏置電流

S1 打開測量   ;

S2 打開測量   ；

六、參考資料

Hank Zumbahlen, Basic Linear Design, Analog Devices, 2006, ISBN: 0-915550-28-1. Also available as  Linear Circuit Design Handbook[5] , Elsevier-Newnes, 2008, ISBN-10: 0750687037, ISBN-13: 978-750687034. Chapter 1.

Walter G. Jung,  Op Amp ApplicaTIons,[6]  Analog Devices, 2002, ISBN 0-916550-26-5, Also available as  Op Amp ApplicaTIons Handbook[7] , Elsevier/Newnes, 2005, ISBN 0-7506-7844-5. Chapter 1.

參考資料

[1]Op Amp Input Bias Current: https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-038.pdf

[2]AD549: http://www.analog.com/en/prod/0%2C2877%2CAD549%2C00.html

[3]OP07: http://www.analog.com/en/amplifiers-and-comparators/operaTIonal-amplifiers-op-amps/op07/products/product.html

[4]OP27: http://www.analog.com/en/other/militaryaerospace/op27/products/product.html

[5]Linear Circuit Design Handbook: http://www.amazon.com/Linear-Circuit-Handbook-Engineering-Devices/dp/0750687037/ref=pd_bbs_sr_1?ie=UTF8&s=books&qid=1222800065&sr=1-1

[6]Op Amp ApplicaTIons,: http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-05/op_amp_applications_handbook.html

[7]Op Amp Applications Handbook: http://www.amazon.com/Amp-Applications-Handbook-Analog-Devices/dp/0750678445/ref=pd_bbs_sr_1?ie=UTF8&s=books&qid=1222800384&sr=1-1

（來源：電子發燒友，編輯：黃飛）

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