运放输出失调电压的影响以及应对方法说明

前言

前两篇文章我们讲述了运算放大器输入偏置电流，输入失调电流，作为运放特性参数讲解三部曲的最后一篇文章，我们今天会讲一下运放失调电压。在理想运算放大器的情况下，当输入电压 (V i ) 为 0 V时，V IN(+)和 V IN(-)端子的直流电压完全匹配。 然而，实际上存在以下差异V IN(+)和 V IN(-)端子之间的输入阻抗和输入偏置电流，导致它们的电压略有不同。这种称为输入失调电压的差值乘以增益，表现为与运放理想输出电压的偏差。

特别是我们当用运放设计传感器电路时，由于传感器对于精度要求比较高，那么运算放大器的输入偏移电压会导致传感器检测灵敏度的误差。为了将传感器测试误差保持在规定的容差水平以下，硬件工程师在设计时必须选择具有低输入失调电压的运算放大器。

输入失调电压的影响

参考下面的电路图，该电路为同相放大电路，电路增益为(R1+R2)/R1，输入失调电压可以看作是电压源，这样电路中就有两个电压源，遇到这种多电源电路最简单的处理方式就是叠加定理，把另外一个电压源短路处理，来考虑单独一个电压源对输出的影响，这样输入输入失调电压是Vio，那么由此产生的输出电压偏移就是Vio*(R1+R2)/R1=Vio*A，其中A是电路的增益，也就是说电路的增益越大，那么输入失调电压对输出的影响越大。

图 2 具有输入偏移的反相放大器的输出波形

那么我们该如何弥补失调电压的影响呢？运放制造商通常会做出一些设计来调整封装，进而调整运算放大器的偏移。通常，运算放大器封装上的两个额外端子用于连接外部“微调”电位计。这些连接点被标记为offset null，在 741单运算放大器上，偏移零点连接点是 8 引脚，DIP 封装上的引脚 1 和 5。并以下图这种方式使用：

所以我们可以看出来，从输入偏置电流，到输入失调电流，再到输出失调电压，这是一个由因到果的过程，我们在理解这些名词概念的时候，要综合来看，这样我们理解的时候也会更透彻。随便打开一个运放规格书，一般会给出运放输入失调电压，这个时候我们可以根据运放外围电路的配置去计算放大倍数，进而计算出输出失调电压。

审核编辑：符乾江