失調電壓，又稱輸入失調電壓，指在差分放大器或差分輸入的運算放大器中，為了在輸出端獲得恆定的零電壓輸出，而需在兩個輸入端所加的直流電壓之差。此參數表征差分放大器的本級匹配程度。在差分放大器的兩個輸入端加有相等的輸入電壓時，差分輸出電壓稱為輸出失調電壓。
基本介紹
- 中文名：失調電壓
- 外文名：Offset voltage
- 別稱：輸入失調電壓
- 含義：指一個理想的運放
- 拼音：shī diào diàn yā
- 學科：電機工程
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結構
如果運放的輸入端短接在一起並接地（如圖所示），則輸出存在某一直流電壓。這個電壓叫做“輸出失調電壓”(output offset voltage)，輸入失調電壓是在沒有任何外部輸入時存在於兩個連線埠間的差分輸入電壓。換句話說，它可以認為是被加到輸入連線埠間迫使輸出電壓為零的輸入電壓。如果V除以運放的電壓增益A0，其結果是“輸入失調電壓”(input offset voltage)。
輸入失調電壓原理
輸出失調電壓由輸入級內部失配所引起。一個簡單差分對（見圖）
簡單差分對電路由兩個電晶體Q1和Q2組成。輸入連線埠間任何差分信號都被放大並且產生輸出電壓V。實際上，兩個電晶體的特性不會完全一樣；因此，集電極偏置電流Ic1和Ic2會不同。結果，即使沒有任何輸入電壓，也可能會有一個差分輸出電壓，其在後級被放大並且可能因為更多的失配而惡化。
對於下圖中的反相和同相放大器，輸入失調電壓的影響可以被確定。對於這兩種結構．因為沒有其他輸入信號V，可以考慮為同相端的輸入。
兩大放大器失調電壓內調整
很多單運放都提供額外管腳用於失調電壓調零。使用該功能時，通常在運放自兩個管腳上接一個電位器，而電位器的滑動端通過電阻與正電源端(或者負電源端相接，取決與具體的運算放大器，電路如圖所示：
失調電壓內調整電路需要注意一個常見問題：替換不同型號的運放後，如果滑動端意外地與錯誤的電源相連，那么運放將會損壞。一個設計良好的運放的失調電壓調節範圍不超過其最低等級產品的最大Vos的2~3倍；然而，運放的失調電壓調整管腳處的電壓增益通常大於信號輸入端的增益。因此，必須儘可能地減小失調電壓調整管腳處的噪聲，也就是避免使用長導線連線運放和電位器。
失調電壓調零會引起失調溫度係數上升，運放的輸入失調電壓漂移受失調電限調整設定的影響。內部調節端只能用於調整運放自己的失調電壓，而不能糾正系統的失調誤差。對於FET輸入型運放來說，漂移損失約為4μV/℃。通常，最好通過選擇合適的器件/等級來控制失調電壓。
失調電壓外調整
失調電壓外調整的方法分為反相運算放大電路失調電壓的外部調整方法以及同相運算放大電路失調電壓的外部調整方法。以同相運算放大電路失調電壓的外部調整方法為例說明失調電壓的外調整。
對於同相運算放大電路，可以採用如下圖所示的電路
同相運算放大電路失調電壓的外部調整方法在運放的反相輸入端注入小的偏置電壓。當R3》R1時，失調電壓較小，該電路工作性能較好；否則，信號增益將受調整失調電壓用的電位器的影響。然而，當R3與固定的低阻抗參考電源±VREF，相連時，信號增益將穩定。
