CMOS放大器和JFET放大器的輸入偏置電流
發布時間:2020-04-22 來源:Bruce Trump 責任編輯:wenwei
【導讀】由於具有較低的偏置電流,人們經常選用CMOS和JFET運算放大器。然而你應該意識到,這個事實還與很多其它的原因相關。
CMOS晶體管的柵極 (CMOS運算放大器的輸入端)有極低的輸入電流。必須設計附加的電路來對脆弱的柵極進行ESD和EOS保護。這些附加的電路是輸入偏置電流的主要來源。這些保護電路一般都通過在電源軌之間接入鉗位二極管來實現。圖1a中的OPA320就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)例(li)子(zi)。這(zhe)些(xie)二(er)極(ji)管(guan)會(hui)存(cun)在(zai)大(da)約(yue)幾(ji)皮(pi)安(an)的(de)漏(lou)電(dian)流(liu)。當(dang)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)大(da)約(yue)達(da)到(dao)電(dian)源(yuan)軌(gui)中(zhong)間(jian)值(zhi)的(de)時(shi)候(hou),漏(lou)電(dian)流(liu)匹(pi)配(pei)的(de)相(xiang)當(dang)好(hao),僅(jin)僅(jin)會(hui)存(cun)在(zai)小(xiao)於(yu)1皮安的殘餘誤差電流而成為放大器輸入偏置電流。

當輸入電壓接近電源電壓時,兩個二極管泄漏電流間的關係會發生變化。輸入電壓靠近軌底的時候,舉例來講,當D2的反相電壓接近零時,其泄漏電流值會減小。D1dexielouhuishideshuruzhongduanshuchugenggaodepianzhidianliu。xianeryijian,dangshurudianyaweizhengdianyuanguideshihou,xiangfandeqingkuanghuifasheng。shurupianzhidianliuzhizhideshizaixieloujinhupipeibingqiexielouzhijidideguizhongjiandianceshisuodedaodezhi。
輸入電流和輸入電壓間的變化曲線如圖1b所示。對於任何給定的單元,都存在一個使輸入電流為零的輸入電壓(假設沒有顯著的封裝或者電路版圖的泄漏)。事實上,使用軌到軌運算放大器時,通常可以在輸入端使用自偏置(圖2),同時輸出將漂移到對應零輸入偏置電流點的電壓。這是一個有趣的實驗,然而卻不是很實用。

JFET輸入的放大器有所不同,比如說OPA140。對OPA140laijiang,shurujingtiguandezhajishiyigeerjiguanjie,tongshierjiguanjiedexieloudianliuchangchangshishurupianzhidianliudezhuyaolaiyuan。shuruerjiguanjietongchanghuigengda,yincihuibibaohuerjiguangengrongyixielou。yincishurupianzhidianliuwangwangshibudingxiangde。tahuigensuifangdaqibianhua。

由(you)此(ci)可(ke)以(yi)得(de)出(chu)結(jie)論(lun)。一(yi)定(ding)注(zhu)意(yi),如(ru)果(guo)極(ji)低(di)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)對(dui)電(dian)路(lu)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao),仔(zai)細(xi)查(zha)看(kan)性(xing)能(neng)圖(tu)表(biao)來(lai)收(shou)集(ji)所(suo)有(you)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)的(de)信(xin)息(xi)。如(ru)果(guo)在(zai)接(jie)近(jin)正(zheng)電(dian)源(yuan)軌(gui)或(huo)者(zhe)負(fu)電(dian)源(yuan)軌(gui)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)操(cao)作(zuo),你(ni)將(jiang)會(hui)得(de)到(dao)較(jiao)高(gao)的(de)輸(shu)入(ru)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)。這(zhe)將(jiang)會(hui)引(yin)出(chu)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)點(dian)-輸入偏置電流會隨著溫度的增加而顯著增加。在後邊的博客中會給出更多關於溫度效應的討論。
本文適用於大多數通用的CMOS和JFET的放大器,然而還存在一些為極低輸入偏置電流而設計的專用放大器。他們使用創新的保護電路獨特的插腳引線來使IB在3fA的範圍之內,比通用放大器低三個數量級。比如說:
LMP7721-3fA輸入偏置電流的CMOS運算放大器
INA116-極低輸入電流的儀表放大器
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