真實運放、回授與穩定度
輸入偏壓電流(input bias current)
運放黃金法則說輸入不流入電流,但真實運放沒那麼客氣——每個輸入都會吸一點點電流,好讓內部電晶體活著。輸入偏壓電流就是輸入所汲取的這個小而無可避免的電流。它通常看不見,但只要這電流必須流過電阻,就會產生壓降,而那壓降就是誤差。
Ib 是流入(或流出)每個輸入的平均直流電流。大小取決於輸入技術:雙極性(BJT)輸入的運放汲取數十奈安到微安;FET 或 CMOS 輸入的運放只汲取皮安——少了數千倍。當這電流流過你的源電阻與回授電阻時誤差就出現。例如:100 nA 的 Ib 流過 1 MΩ 的源電阻,產生 100 nA times 1 MΩ = 100 mV 的誤差。經典補救法是在另一個輸入放一顆匹配電阻,讓相等的偏壓電流產生相等的壓降而互相抵消。
為何重要:只要源阻抗高,偏壓電流就主宰誤差預算——光二極體、pH 探針、電荷放大器、高阻值回授電阻。對這些情況,你會選用偏壓電流僅皮安的 FET 輸入運放。一個誠實的提醒:FET 輸入的偏壓電流在室溫極小,但大約每升 10 度 C 就加倍,所以一顆在工作檯上看來絕佳的元件,在悶熱機殼中可能漂移得很嚴重。
用雙極性運放(Ib = 200 nA)透過 1 MΩ 轉阻電阻讀光二極體,會多出 200 mV 的暗電流誤差。換成 FET 輸入運放(Ib = 2 pA),誤差降到 2 微伏——改善了十萬倍。
高源阻抗 + 偏壓電流 = 電壓誤差;FET 輸入幾乎把它抹去。
匹配電阻的技巧抵消的是平均偏壓電流,但兩輸入永不相同——剩下來的是輸入失調電流,它才是真正的下限。
又称
另见