part-1 输入偏置电流和输入失调电流
声明：本文为我在TI公司论坛上看到的一个关于运放参数详解的帖子，特整理分享至此，并非本人原创。
原贴地址链接：http://www.deyisupport.com/search/default.aspx#q=%E8%BF%90%E6%94%BE%E5%8F%82%E6%95%B0%E7%9A%84%E8%AF%A6%E7%BB%86%E8%A7%A3%E9%87%8A%E5%92%8C%E5%88%86%E6%9E%90&pi1680537405=2
第一节主要说明运放的输入偏置电流(input bias current) Ib和输入失调电流(input offset cerrent) Ios。
理想运放是忽略了这个参数的，但实际是每个运放都存在这个问题。可以用下边的模型来说明这两个参数的定义。
输入偏置电流Ib是因为运放两个输入级都有漏电流的存在。可以理解为：理想运放的两个输入端都串联了一个电流源，且两个电流大小一般不同。
也就是说实际电路中虚断是不成立的。输入偏置电流定义这两个电流的平均值，输入失调电压就是两个电压之差。
（关于电流方向，以及是数值运算还是矢量运算还有待查证，原文没说，个人观点：三极管运放的偏置电流只能流入，因为这样运放才能工作在线性区啊。）
那么这个漏电流是怎么来的呢？
原来运放的输入级一般采用差分输入（电压反馈运放）。用的管子要么是三极管bipolar，要么是场效应管FET。如图所示：
对于三极管，要使其工作在线性区，就必须提供基级偏置电压，或者说要提供基级电流。
由于工艺上很难做到两个管子的完全匹配，所以两个管子工作电流是有差别的，这就是失调电流。
对于bipolar输入的运放这两个值是比较大的，设计中不可忽略。而对于FET输入的运放，由于场效应管是电压控制电流器件，所以其栅极电流是很小的，一般在pF级别。
但不幸的是，它的每个输入端都有一个ESD保护二极管。这两个二极管都有漏电流，而且一般比栅极电流大得多，这就是FET运放的偏置电流来源了。当然，两个二极管的不完全匹配造成了输入失调电流的主要部分。
下面是bipolar运放LM741和COMSFET运放OPA369关于这两个参数的比较：
| bipolar运放 |
FET运放 |
|
| input bias current |
300nA |
50pA |
| input offset current |
0.8uA |
50pA |
可以看出其差距很大，较好的COMS运放的Ib和Ios可以在1pA以下。
需要强调的是ESD的反向漏电流和反向电压是有关的。因此当Vin = (Vcc – Vss)/2 时，加在两个ESD保护二极管的电压相等，可以认为它们的反向电流是最接近的。
当输入Vin != (Vcc – Vss)/2 时，必定导致两个管子的电压不等，两个漏电流之差增大，称为输入偏置电流的主要成分。这个现象叫领节效应（我没找到这个的资料）。
因此，要使EFT运放输入偏置最小，就需要将共模电压设置在(Vcc – Vss)/2 处。
接下来说说这两个参数对电路的影响。
由于偏置电流会流过外面的电阻网络，转变成失调电压，再经放大到输出端。这也说明了在反向放大电路中，同相输入端会先接一个电阻（且这个电阻理论上应该等于反向输入端的电阻和反馈电阻并联后的值）再接地是有作用的。就是为了使两个输入端的偏置电流都流过同等大小的电阻，形成相等的失调电压相互抵消。（当运放同相端无偏置电流回路时，运放偏置不正常，无法工作在线性区，输出信号容易在电源轨附近截止失真）如下图：
如下图：由于输入都为0 ，则输出理论上也为0，所以设置RF接地，计算出运放两个输入端的实际电压。
上图又可以理解为运放两个输入端串联了两个直流电压源，如下图：
上图中还反映出一个新的参数：输入失调电压(Vin) - (Vin-) = 2uV。可计算出输出电压Vout = 4uV,两个输入端口的失调电压对电路的影响相互抵消一部分后，可再一步简化如下：
再有就是，对于微小电流检测电路，一般是跨阻放大电路，如光电二极管的输出检测电路，电流基本都是nA或pA级。
电路本意是想让光电流向反馈电阻流过从而在输出产生电压。但如果选用的运放偏置电流过大，光电流就会有很大一部分流向了运放输入端。从而检测不到微小信号。
还有就是许多运放输入失调电流会随着温度的变化而变化。而且会变化几百倍，所以，如果产品的工作环境温度范围比较大，一定不能忽略温漂的影响。