真實運放、回授與穩定度

輸入失調電壓(input offset voltage)

輸入失調電壓是運放天生的不平衡,就像一台廚房磅秤,什麼都沒放就已經顯示 2 公克。理想運放中,兩輸入電壓相等時輸出為零。真實運放裡,兩個輸入電晶體永遠無法完美匹配,所以兩輸入相等時輸出並非恰為零——有一個極小的殘餘誤差被烙進矽晶片裡。

Vos 定義為:要把輸出逼到恰好為零,你必須加在兩輸入間的那個小電壓。它通常為 0.1 mV 到 5 mV。麻煩在於電路分不出這個假輸入與真輸入,於是它用放大訊號的同一個增益(更精確地說是雜訊增益)去放大這個失調。例如:增益 100 的放大器中,2 mV 的 Vos 即使輸入接地也產生 200 mV 的輸出誤差。Vos 還隨溫度漂移,以每度 C 多少微伏指定,所以在某溫度校掉它,換個溫度就又跑出來。

為何重要:失調電壓是精密直流量測的大敵——磅秤、熱電偶、高增益感測器前端。對付它的辦法:選低失調元件(自動歸零或斬波穩定運放可達微伏級)、做修整、或在軟體中校正讀值。對交流耦合訊號它影響小得多,因為直流失調被擋掉。搞清楚你的訊號在直流還是交流,就知道該擔心多少。

熱電偶約每度 C 給出 40 uV。用一顆 Vos 為 1 mV 的運放放大 200 倍,光是失調就貢獻 200 mV 輸出——相當於感測器還沒升溫就有 25 度 C 的讀值誤差。一顆 5 uV 失調的斬波運放,能把它縮到不到一度。

失調 times 增益化為輸出誤差——在直流下毀滅性,交流耦合時則無害。

在室溫把 Vos 修整為零,並不能消除它的漂移。對寬溫域的精密設計,低失調漂移(uV/°C)往往比低初始失調更重要。

又稱
Vosoffset voltage輸入偏移電壓