运放的典型参数分析

大家好，我是电源漫谈，运放是开关电源中经常使用的器件，或者使用于信号反馈，或者使用于信号放大等，理解其典型参数非常重要，本文通过分析运放典型参数，梳理一下这部分知识。

图1 典型运放电路原理图

我们基于图1所示的同向放大原理图来分析，这里我们将输入信号设为0即接地处理，仅仅考虑运放参数带来的影响，而不考虑输入信号对输出电压的影响，注意此处运放的增益设为10.

这里，我们以LM2902B这个典型运放的参数进行分析，如图2所示，其输入失调电压Vos为如下，

图2 LM2902B的输入失调电压

从LM2902B的规格书上看出，我们得知它的常温下典型输入失调电压为+-0.6mV，那就是说，即使如图没有输入电压，运放同相端也有一个+-0.6mV的电压存在,类似的情况，当用作反相放大器时，运放反向端也会有一个+-0.6mV的电压存在，那么，根据运放的增益为10，则输出端就会叠加一个+-6mV的电压。

进一步举例，假设输入电压为100mV,则考虑输入端叠加的失调电压，则输出电压为（100-0.6）*10=994mV，或者输出电压为(100+0.6)*10=1006mV,所以当运放真实输入信号较小时，且增益很大时，这个输入失调电压的影响就会反映出来。

此处需要注意，输入失调电压Vos对运放输出电压的影响，仅仅和运放设置的增益有关，而和周围电阻阻值无关，这是这个参数的特性。

图3 LM2902B的输入失调电流

从规格书中看到，由于运放的输入阻抗不是无穷大，则在输入端加上一定电压就会流过一定电流，LM2902的输入失调电流参数在全温范围内+-5nA的值。

这里5nA的含义是，流入运放一端和流出另一端的电流是不同的，二者差别是+-5nA，因此根据这个概念，在同相放大器的同向输入端就可以看到一个5nA*9.09kohm=45uV的电压，或者失调电流是另外的方向的话，就是-45uV电压,这个电压会被放大10倍，在输出端达到450uV的电压，这就是单纯输入失调电流Ios引起的输出电压误差。这里输入失调电流Ios的概念可以用差模电流的角度去理解。

这里值得注意的是，输入失调电流Ios引起的输出电压误差和运放外接的电阻值有关，当电阻较大时，输入失调电流影响更大。

图4 LM2902B的输入偏置电流

从规格书上看，LM2902B的输入偏置电流Ib是全温范围为-50nA，它表示是从反向端和同相端流出的相同数值的电流，在上述图中为了阻抗匹配，运放两端的输入电阻是一样的（反向端考虑并联），输入偏置电流影响不明显。假设运放两端输入电阻不相同时，如同相端采用20kohm电阻接地，那么运放两端的电阻差异是10.91kohm，这就在输入端引起50nA*10.91kohm=545uV的电压差异，这个电压差异被放大10倍后为5.45mV的输出误差，所以从上述讨论来看，应对输入偏置电流的影响，需要在运放输入两端添加相同的等效电阻值。

综上所述，应对输入失调的影响的方法：

1.所用的运放周围电阻尽可能地小，这样可以减小输入失调电流Ios的影响，可想而知会导致更大的电源驱动电流，

2.确保连接在两个输入端的阻抗匹配，以减小Ib的影响，

3.选择合适的输入失调电压的运放，减小Vos的影响，

一般来说，低失调电压Vos的运放会导致更高的工作电流和更低的带宽，所以在实际使用中需要综合考虑。

参考资料：实用开关电源设计