【導讀】理想情況下，並無電流進入運算放大器的輸入端。而實際操作中，始終存在兩個輸入偏置電流，即I_B+和I_B-(參見圖1)。

輸入偏置電流定義

理想情況下，並無電流進入運算放大器的輸入端。而實際操作中，始終存在兩個輸入偏置電流


，即I_B+和I_B-(參見圖1)。

圖1：運算放大器輸入偏置電流

IB的值大小不一

，在靜電計AD549中低至60 fA(每三毫秒通過一個電子)
，而在某些高速運算放大器中可達數十微安。運算放大器采用由雙極性結型晶體管(BJT)或FET長尾對構成的簡單輸入結構時，偏置電流為單向流動。而采用更為複雜的輸入結構時(如偏置補償和電流反饋運算放大器)
，偏置電流可能是兩個或以上內部電流源之間的差分電流，且可能是雙向流動。

對運算放大器用戶來說，偏置電流是個問題，因為當其流過外部阻抗時會產生電壓，進而導致係統誤差增加。以1 MΩ源阻抗驅動同相單位增益緩衝器為例，如果I_B為10 nA
，則會額外引入10 mV的誤差。這種誤差度在任何係統中都不容忽略。

或者，如果設計人員完全忘記考慮I_B並且采用容性耦合
，那麼電路將根本不能工作！或者，如果I_B足夠小
，那麼電路或許能在電容充電期間短暫工作，結果導致更多的問題。因此，我們應當明白，任何運算放大器電路中都不能忽略I_B的影響，儀表放大器電路中亦是如此。

輸入失調電流

“輸入失調電流”I_OS是I_B–和I_B+之差，即I_OS = I_B+ − I_B–。另請注意，兩個偏置電流首先必須基本上具有相當良好的匹配性，I_OS才有意義。多數電壓反饋(VFB)型運算放大器都是如此。不過，針對電流反饋(CFB)型運算放大器等來談I_OS就沒什麼意義
，因為這兩個電流完全不匹配。

需xu要yao注zhu意yi的de是shi，對dui於yu由you兩liang個ge並bing聯lian級ji構gou成cheng的de軌gui到dao軌gui輸shu入ru級ji

，當dang共gong模mo電dian壓ya經jing過guo躍yue遷qian區qu時shi，偏pian置zhi電dian流liu方fang向xiang會hui發fa生sheng改gai變bian。因yin此ci，這zhe類lei器qi件jian的de偏pian置zhi電dian流liu和he失shi調tiao電dian流liu尤you其qi難nan以yi標biao定ding，根gen本ben不bu可ke能neng簡jian單dan地di給gei出chu最zui大da正zheng值zhi/負值。

內部偏置電流消除電路

如果通過內部電流源提供該必要的偏置電流，如下文圖2所示，那麼基極電流與電流源之間的差分電流將是流入輸入端的唯一“外部”電流，它可能相當小。

圖2：偏置電流補償雙極性輸入級

多數現代精密雙極性輸入級運算放大器都會采用某種方式的內部偏置電流補償
，大家熟悉的OP07和OP27係列就是如此。

偏置電流補償輸入級具有簡單雙極性輸入級的許多優良特性
，例如：低電壓噪聲、低di失shi調tiao電dian壓ya和he低di漂piao移yi。此ci外wai，它ta還hai提ti供gong具ju有you相xiang當dang溫wen度du穩wen定ding性xing的de低di偏pian置zhi電dian流liu。但dan是shi，其qi電dian流liu噪zao聲sheng特te性xing不bu是shi非fei常chang好hao
，而er且qie偏pian置zhi電dian流liu匹pi配pei較jiao差cha。

後兩個副作用源於外部偏置電流，它是補償電流源與輸入晶體管基極電流的“差值”。這兩個電流不可避免地具有噪聲。由於無相關性
，兩個噪聲以方和根形式相加(但直流電流采用減法)。

所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)外(wai)部(bu)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)為(wei)兩(liang)個(ge)近(jin)乎(hu)相(xiang)等(deng)的(de)電(dian)流(liu)之(zhi)差(cha)

，因(yin)此(ci)淨(jing)電(dian)流(liu)的(de)極(ji)性(xing)是(shi)不(bu)確(que)定(ding)的(de)。所(suo)以(yi)，偏(pian)置(zhi)補(bu)償(chang)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)可(ke)能(neng)不(bu)僅(jin)不(bu)匹(pi)配(pei)，而(er)且(qie)有(you)可(ke)能(neng)反(fan)向(xiang)流(liu)動(dong)！多數應用中這點並不重要，但在有些應用中卻會產生無法預料的影響(例如，在用偏置補償運算放大器構建的采樣保持(SHA)電路中，壓降可能具有兩種極性之一)。

許(xu)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)，運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)中(zhong)沒(mei)有(you)提(ti)到(dao)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)補(bu)償(chang)特(te)性(xing)
，而(er)且(qie)不(bu)會(hui)提(ti)供(gong)原(yuan)理(li)示(shi)意(yi)圖(tu)。通(tong)過(guo)檢(jian)查(zha)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)規(gui)格(ge)，很(hen)容(rong)易(yi)確(que)定(ding)是(shi)否(fou)采(cai)用(yong)了(le)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)補(bu)償(chang)。如(ru)果(guo)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)用(yong)"±"值表示，則運算放大器非常有可能對偏置電流進行了補償。注意
，通過檢查“失調電流”規格(偏置電流之差)
，henrongyiyanzhengzheyidian。ruguocunzaineibupianzhidianliubuchang，zeshitiaodianliudefuduyupianzhidianliuxiangtong。ruguomeiyoupianzhidianliubuchang，zeshitiaodianliuyibanbipianzhidianliuzhishaodi10倍。注意，無論偏置電流的確切幅度是多少
，上述關係一般都成立。

ruqiansuoshu
，duiyuguidaoguishuruji，danggongmodianyajingguojiaoyuequshi，pianzhidianliufangxianghuifashenggaibian。yinci，zheleiqijiandepianzhidianliuheshitiaodianliuyouqinanyizhiding
，genbenbukenengjiandandigeichuzuidazhengzhi/負值。

消除偏置電流影響(運算放大器外部)

當運算放大器的偏置電流匹配良好時(如前所述，就像簡單的雙極性輸入級運算放大器那樣
，但“不”包括內部偏置補償運算放大器)，偏置補償電阻R3 (R3=R1||R2)會在同相輸入中引入壓降
，以便與反相輸入中R1和R2並聯組合上的壓降匹配並實現補償。這樣可以最大程度地減少額外的失調電壓誤差，如圖3所示。注意，如果R3大於1 kΩ
，則應使用電容進行旁路，以免噪聲影響。另請注意，當偏置電流匹配不佳時，這種消除偏置方式毫無用處
，事實上會更糟。

圖3：消除應用中的輸入偏置電流影響

測量輸入失調電流和輸入偏置電流

可以利用圖4中的測試電路來測量輸入偏置電流(或輸入失調電壓)。要測量I_B，應插入大電阻R_S與待測輸入端串聯
，從而產生大小等於I_B×R_S的顯著額外失調電壓。如果之前已經測量並記錄實際的V_OS，則可以確定因R_S變化而導致的V_OS明顯變化，進而可以輕鬆計算出I_B。這樣即可得出I_B+和I_B–的值。I_B的額定值是這兩個電流的平均值，即I_B = (I_B+ + I_B–)/2。

通常，有效R_S值的變化範圍為100 kΩ(雙極性運算放大器)至1000 MΩ(某些FET輸入器件)。

圖4：測量輸入偏置電流

對dui於yu極ji低di的de輸shu入ru偏pian置zhi電dian流liu，則ze必bi須xu采cai用yong積ji分fen技ji術shu來lai測ce量liang。具ju體ti方fang法fa是shi利li用yong所suo考kao慮lv的de偏pian置zhi電dian流liu給gei電dian容rong充chong電dian，然ran後hou測ce量liang電dian壓ya變bian化hua速su率lv。如ru果guo電dian容rong和he一yi般ban電dian路lu泄xie露lu可ke以yi忽hu略lve不bu計ji(電流小於10 fA時，很難測量)，則可直接根據測試電路的輸出變化速率計算出該電流。基本原理如下麵圖5所示。斷開一個開關，閉合另一個開關
，可以分別測得I_B+或I_B–。

圖5：測量極低的偏置電流

很明顯，C隻可使用高品質的電容電介質
，如特氟龍或聚丙烯等類型。

參考文獻：

1. Hank Zumbahlen, Basic Linear Design, Analog Devices, 2006, ISBN: 0-915550-28-1. Also available as Linear Circuit Design Handbook, Elsevier-Newnes, 2008, ISBN-10: 0750687037, ISBN-13: 978-0750687034. Chapter 1.

2. Walter G. Jung, Op Amp Applications, Analog Devices, 2002, ISBN 0-916550-26-5, Also available as Op Amp Applications Handbook, Elsevier/Newnes, 2005, ISBN 0-7506-7844-5. Chapter 1. 

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