双电阻差分电流采样_运放-输入偏置电流与输入失调电流

引言

运算放大器(Operational Amplifier)广泛应用于信号放大、缓冲、采样等场合。也许很多人和我一样，接触和运输的时间并不短，但它只是用来建立一些简单和可用的采样电路，以及如何选择，例如高速运输、通用运输和高精度运输我不太了解。我对一些详细的参数对信号的影响知之甚少。最近，我准备介绍一些与运输和交付有关的重要参数，如输入偏置电流，输入失调电流、CMRR、压摆率、带宽等，从前两个参数开始。本文主要介绍这两个参数概念、影响电路性能以及如何根据这两个参数选择适合自己应用场合的运放。

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一、输入偏置电流（Input Bias Current）

定义

对于理想的操作放大器，如下图所示，根据虚拟断开输入电流

输入偏置电流(Input Bias Current)

偏置电流的存在是由于运输和放电（以下简称OP）输入通常是基于的BJT（就是Bipolar Junction Transistor，简单来说就是三极管)或者FET结构的长尾差输入如下图所示(框内为BJT或者FET）。对于BJT由于三极管在放大区域工作时需要提供一定的偏置电流，因此需要提供输入电流nA到uA级别；对于FET由于场效应管本身是场控装置，但仍有一定的漏电流，但电流很小，一般是fA或者pA等级。有时候是为了ESD，还会增加钳位二极管，从而增加漏电流。这里可以定义bias电流是使输入水平正常工作的注入电流。那么它有什么影响呢？

影响

考虑下图所示的电路。Bias电流的作用相当于在输入节点各接入电流源，如图所示。

理想情况下，由于虚断，

那么有什么方法可以减少这部分误差呢？补偿电阻

同样，根据叠加定理，

因此，如果

二、输入失调电流(Input offset current)

定义

前一节提到，同相输入端和反向输入端偏置电流的误差称为输入失调电流，以下简称offset电流。一般来说，输入失调电流大于输入偏置电流。通常是同一数量级或十分之一的数量级。它的尺寸通常因操作放大器的类型而异。

1. 高速操作放大器(High speed amplifier)：其特点是slew rate很高，带宽很高，但它offset电流往往比较大，可能会有nA级别，比如LT6274是3nA(但我看到了TI的FET高速运放的offset电流也可以达到1pA级别，这个点先存疑吧）。
2. 通用操作放大器(General purpose amplifier)：特点是成本低，性能一般，offset电流往往是nA级别，比如LM358点offset电流为5nA
3. 高精度运放(Precise amplifier): 一般来说offset可以做到电流fA到pA水平适用于精度要求很高的场合，如OPA656的offset电流为2pA。

影响

什么是输入失调电流，那么有什么影响呢？或者从前一节的电路来看。Bias输出引入的电流存在误差为

此时误差可能不容忽视，因此需要选择高精度运输，以满足如此大的放大比例。

三、结语

本文主要是介绍了输入偏置电流以及输入失调电流的定义以及各自的影响和解决办法。对于输入偏置电流，一般需要引入补偿电阻来消除其造成的误差。而对于微弱信号放大的场合，需要使用具有低失调电流的高精度运放。欢迎大家指正！如果喜欢的话，点个赞再走呗~

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参考文献

[1] "Op Amp Input Bias Current" url = https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-038.pdf

[2] "Op-Amp: Input Bias Current and Input Offset Current Explained" url=https://www.youtube.com/watch?v=c3X7_ohCTSw