在運(yùn)放的應(yīng)用中,，不可避免的會碰到運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓Vos問題,，尤其對直流信號進(jìn)行放大時，由于輸入失調(diào)電壓Vos的存在,，放大電路的輸出端總會疊加我們不期望的誤差。舉個簡單,，老套,，而經(jīng)典的例子，由于輸入失調(diào)電壓的存在,，會讓我們的電子秤在沒經(jīng)調(diào)校時,，還沒放東西，就會有重量顯示,。我們總不希望,，買到的重量與實(shí)際重有差異吧，買蘋果差點(diǎn)還沒什么,，要是買白金戒指時,，差一克可是不少的money哦。下面介紹一下運(yùn)放的失調(diào)電壓,，以及它的計(jì)算,。最后再介紹一些TI的低輸入失調(diào)電壓運(yùn)放。不足之處,，多多拍磚,。
理想情況下，當(dāng)運(yùn)放兩個輸入端的輸入電壓相同時,，運(yùn)放的輸出電壓應(yīng)為0V,，但實(shí)際情況確是，即使兩輸入端的電壓相同,，放大電路也會有一個小的電壓輸出,。如下圖，這就是由運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓引起的,。
當(dāng)然嚴(yán)格的定義應(yīng)為,，為了使運(yùn)放的輸出電壓等于0，必需在運(yùn)放兩個輸入端加一個小的電壓,。這個需要加的小電壓即為輸入失調(diào)電壓Vos,。注意，是為了使出電壓為0,，而加的輸入電壓,，而不是輸入相同時,，輸出失調(diào)電壓除以增益（微小區(qū)別）。
運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓來源于運(yùn)放差分輸入級兩個管子的不匹配,。如下圖,。受工藝水平的限制，這個不匹配是不可避免的,。差分輸入級的不匹配是個壞孩子,，它還會引起很多其他的問題，以后介紹,。
曾經(jīng)請教過資深的運(yùn)放設(shè)計(jì)工程師,，據(jù)他講，兩個管子的匹配度在一定范圍內(nèi)是與管子的面積的平方根成正比,，也就是說匹配度提高為原來的兩倍,。面積要增加四倍，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個水平時,，即使再增加面積也不會提高匹配度了,。提高面積是要增加IC的成本的哦。所在有一個常被使用的辦法,，就是在運(yùn)放生產(chǎn)出來后,，進(jìn)行測試，然后再Trim(可以理解為調(diào)校了),。這樣就能使運(yùn)放的精度大在提高,。當(dāng)然，測試和Trim都是需要成本的哦,。所以精密運(yùn)放的價格都比較貴,。這段只當(dāng)閑聊，呵呵,。
我們關(guān)注輸入失調(diào)電壓,，是因?yàn)樗麜o放大電路帶來誤差。下面就要分析它帶來的誤差,。在計(jì)算之前,，我們再認(rèn)識一個讓我們不太爽的參數(shù)，失調(diào)電壓的溫漂,，也就是說,，上面提到的輸入失調(diào)電壓會隨著溫度的變化而變化。而我們的實(shí)際電路的應(yīng)用環(huán)境溫度總是變化的,，這又給我們帶來了棘手的問題,。下表就是在OPA376 datasheet上截取下來的參數(shù)。它溫漂最大值為1uV/℃(-40℃to 85℃),。一大批運(yùn)放的Vos是符合正態(tài)分布的,，因此datasheet一般還會給出offset分布的直方圖,。
當(dāng)溫度變化時，輸入失調(diào)電壓溫漂的定義為：
剛忘記了另一個重要的參數(shù),，就是運(yùn)放輸入失調(diào)電壓的長期漂移,，一般會給出類似uV/1000hours或uV/moth等。有些datasheet會給出這一參數(shù),。
下面舉例計(jì)算一下OPA376,，在85℃時的最大失調(diào)電壓，主要是兩部分,，一部分是25度時的輸入失調(diào)電壓,，另一部分是溫度變化引起的失調(diào)電壓漂移。
具體步聚如下圖,。從結(jié)果來看似1uV/℃溫漂，在乘上溫度變化時,，就成為了誤差的主導(dǎo),。因此，如果設(shè)計(jì)的電路在寬的溫度范圍下應(yīng)用,，需在特別關(guān)注溫漂,。
Vos(85℃)= 25uV+60uV=85uV.
如果放大電路的Gain改為100,則最大輸出失調(diào)電壓就為8.5mV,。這是最差的情況,。
關(guān)于輸入失調(diào)電壓的測試在"運(yùn)放參數(shù)的詳細(xì)解釋和分析-part2,，如何測量輸入偏置電流Ib,，失調(diào)電流Ios"中有介紹,，感興趣的話,，可以去看看,。還有簡單的測試方法,，如下圖：
Vos = Vout/1001
需要提醒的是,，使用簡易方法測試單電源運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓時,，需要將輸入端短路并提供一個低噪聲的穩(wěn)定電壓偏置。如下圖,。
TI的運(yùn)放水平在全球一直處于領(lǐng)選地位,，下面列一些TI的低溫漂運(yùn)放，它們的最大漂移只有0.05uV/℃,。輸入失調(diào)電壓Vio最大值只有5uV,。