运放技术—基本概念( 二 )


输入失调电流()和输出失调电压
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 。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益 , 得到结果称为输入失调电压或输入参考失调电压 。这个特性在数据表中通常以VOS给出 。VOS被等效成一个与运放反相输入端串联的电压源 。必须对放大器的两个输入端施加差分电压 , 以产生0V输出 。
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 。
理想运放的输入阻抗无穷大 , 因此不会有电流流入输入端 。但是 , 在输入级中使用双极结晶体管(BJT)的真实运放需要一些工作电流 , 该电流称为偏置电流(IB) 。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 。
四:什么是dB
dB 在电子工程领域 , 放大器增益使用的就是 dB(分贝) 。放大器输出与输入的比值为放大倍数 , 单位是“倍” , 如 10 倍放大器 , 100 倍放大器 。当改用“分贝”做单位时 , 放大倍数就称之为增益 , 这是一个概念的两种称呼 。
A(V)(dB)=20lg(Vo/Vi);电压增益
A(I)(dB)=20lg(Io/Ii);电流增益
Ap(dB)=10lg(Po/Pi);功率增益
分贝数值中 , -3 dB 和 0 dB 两个点是必须了解的 。
-3 dB 也叫半功率点或截止频率点 。
这时功率是正常时的一半 , 电压或电流是正常时的 1/2 。在电声系统中 , ±3 dB 的差别被认为不会影响总特性 。所以各种设备指标 , 如频率范围 , 输出电平等 , 不加说明的话都可能有 ±3 dB 的出入 。例如 , 前面提到的频响 10 Hz ~ 40 kHz , 就是表示在这段频率中 , 输出幅度不会超过 ±3 dB , 也就是说在 10 Hz 和 40 kHz 这二个端点频率上 , 输出电压幅度只有中间频率段的 0.707(1/) 倍了 。例如 -3 db , 如果通带频率下的放大倍数为 1 , 也就是 Aup 为 1 , 即滤波电路在通带时没有放大电压 , 那么 -3=20log(Au/Aup)=20log(Au) , 算出来 Au=0.707 , 在这种情况下 , -3 db 表示信号衰减为原来的 70.7% 。
0 dB 表示输出与输入或两个比较信号一样大 。
【运放技术—基本概念】分贝是一个相对大小的量 , 没有绝对的量值 。可您在电平表或马路上的噪声计上也能看到多少 dB 的测出值 , 这是因为人们给 0 dB 先定了一个基准 。例如声级计的 0 dB 是 2×10-4μb (微巴) , 这样马路上的噪声是 50 dB、60 dB 就有了绝对的轻响概念 。常用的 0 dB 基准有下面几种(仅作参考):dBFS——以满刻度的量值为 0 dB , 常用于各种特性曲线上;dBm——在 600Ω 负载上产生 1 mW 功率(或 0.775V 电压)为 0 dB , 如果负载电阻为 50Ω 或者 75Ω 的话 , V2=(P*R) 计算则可 , 常用于交流电平测量仪表上;dBV—以 1 伏为 0 dB;dBW—以 1 瓦为 0 dB 。