运放的一些概念

1.失调电压：如果运放两个输入端上的电压均为0V，则输出端电压也应该等于0V。但事实上，输出端总有一些电压，该电压称为失调电压VOS。输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，再加上负号，即为折算到输入端的失调电压或输入参考失调电压Vosi。亦使输出电压为0时在输入端所加的补偿电压为输出失调电压Voso。VIO是标注运放内部电路对称性或者反映了输入级差分对管的失配程度，一般Vos 约为（1～10）mV，高质量运放Vos 在1mV以下，最小可达1uV。

2.漂移：VOS随着温度的变化而改变，这种现象称为漂移，漂移的大小随时间而变化。漂移的温度系数TCVOS通常会在数据表中给出，但一些运放数据表仅提供可保证器件在工作温度范围内安全工作的第二大或者最大的VOS。这种规范的可信度稍差，因为TCVOS可能是不恒定的，或者是非单调变化的。 VOS漂移或者老化通常以mV/月或者mV/1,000小时来定义。但这个非线性函数与器件已使用时间的平方根成正比。例如，老化速度1mV/1,000小时可转化为大约3mV/年，而不是9mV/年。老化速度并不总是在数据表中给出，即便是高精度运放。 

3.输入偏置电流Ib和失调电流Ios：众所周知，理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios的。但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .我们可以用下图中的模型来说明它们的定义。

输入偏置电流Ib是由于运放两个输入极都有漏电流（我们暂且称之为漏电流）的存在。我们可以理解为，理想运放的各个输入端都串联进了一个电流源，这两个电流源的电流值一般为不相同。也就是说，实际的运入，会有电流流入或流出运放的输入端的（与理想运放的虚断不太一样）。那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值，这个很好理解。输入失调电流呢，就定义为两个电流的差。通常有两个偏置电流：IB+和IB-，它们分别流入两个输入端。IB值的范围很大，特殊类型运放的偏置电流低至60fA(大约每3μs通过一个电子)，而一些高速运放的偏置电流可高达几十mA。 
单片运放的制造工艺趋于使电压反馈运放的两个偏置电流相等，但不能保证两个偏置电流相等。在电流反馈运放中，输入端的不对称特性意味着两个偏置电流几乎总是不相等的。这两个偏置电流之差为输入失调电流IOS，通常情况下IOS很小。
影响：输入偏置电流会流过外面的电阻网络，从而转化成运放的失调电压，再经运放话后就到了运入的输出端，造成了运放的输入误差。这也就说明了，在反向放大电路中，为什么要在运放的同相输入端连一个电阻再接地的原因。并且这个电阻要等于反向输入端的电阻和反馈电阻并联后的值。这就是为了使两个输入端偏置电流流过电阻时，形成的电压值相等，从而使它们引入的失调电压为0。

4.输出摆幅：运放的输出电压时有限制的，普通运放的输出电压范围一般是(Vss+1.5~Vcc-1.5)。比如电源电压是±15V，运放能输出的最低电压为-13.5V，最高电压为13.5V，超过这个电压范围即被限制。这个特性导致电源电压不能被充分利用，特别是电池工作的设备，工作电压很低。这个问题特别突出，于是出现了rail to rail(轨至轨)型运放。那么是不是使用了rail to rail(轨至轨)型运放，就不用考虑电源轨的限制了呢？不是的。很多人在设计放大电路时，容易在此犯迷糊，导致模拟量检测电路中，打信号时，测量精度莫名下降，还不知道问题出在哪里，胡乱怀疑电源纹波，传感器精度、PCB布线….方向错了，满头大汗也找不到问题所在。对于普通运放，比如15V供电时，说输出电压摆幅可以达到13.5V，其实输出电压接近13.5V时，运放的特性就开始变差，主要表现在放大倍数急剧下降，信号开始失真，增益越大失真越严重。Rail to Rail 运放的广告宣传中会说能达到正负电源的输出范围，实际上，当信号与电源轨的距离小于300mv时，放大器就会开始产生失真。

那什么时候可以相信datasheet上标称的电压摆幅呢？把运放当做比较器用的时候！Rail to rail运放作为比较器用的时候，其输出电压可以非常接近电源轨，一般只有20mv左右的距离。

建议：普通运放电源的正负极电压应该分别比要求的输出电压高2V以上，Rail to Rail型运放应该高300mV以上。