运算放大器测试方法-输入失调电压_输入失调电压测量

由于运放输入回路的不对称性，在输入端将产生一定的误差信号，从而限制运放信号灵敏度。通
常用输入失调电压（VOS)、输入失调电流(Ios)和输入偏置电流(IB)表示。

运放有四个主要特征：输入失调特征、开环特征、共模特征及输出特征。其放大倍数较大，由于
外界的影响，即使运放的输入端产生较小的输入信号，经过放大，在输出端也会产生较大的误差。为能精确测量其性能，一般采用辅助运放进行测试。下面着重讲了运放的主要参数及如何精确测量这些参数。文中DUT代表被测运放，A代表辅助运放。

输入失调电压（VOS)定义：使输出电压为零（或规定值）时，运放两输入端间所加的直流补偿电压。

1.辅助运放测试法-VOS

测试电路原理图如下：

图中Cin电容可有效避免环路产生振荡，辅助运放A输出电压Vm是被测运放DUT失调电压的Rf/Ri 倍。

测试方法：

①通过 VI 源施加规定的被测运放电源电压VCC、VSS；

②在辅助运放A输出端测量输出电压Vm；

③输入失调电压计算公式： Vos = Vm /（Rf / RI）。 

2.单管法-VOS

测试电路原理图如下：

VO= (VOS + IOS*RI) *(1+RF/RI)

当IOS*RI << VOS ，VOS = VO/(1+RF/RI)

单管法可能存在较大的测量误差，VO输出电压可能为几伏（假设DUT开环增益较小）。这要求在运算放大器输入端有较小的额外差分电压，以形成输出摆幅。这个较小的额外差分电压在计算中并没有从VOS 中区分，从而会影响VOS 测试精度。

使用特殊的双运放测试电路，可以控制输出电压并测量失调电压 ，以及计算开环增益。

3.辅助运放测试法-输入失调电流(Ios)和输入偏置电流(IB)

理想运算放大器具有无限大的输入阻抗，无电流流入其输入端。现实中，会有少量偏置电流流入反相和同相输入端，一般是nA或pA级，其值越小越好，其大小反映了输入级两个晶体管β值的失配程度。它们会在高阻抗电路中引起显著的失调电压。这种偏置电流极小，需要辅助外围才能精确测出这类电流。

测试电路原理图如下：

输入失调电流Ios：在规定的电源电压下，使输出电压为零或规定值时，流入两输入端的电流之差。

输入偏置电流IB：使输出电压为零或规定值时，流入两输入端的电流的平均值。

它们的测试原理图与失调电压电路基本相同，只是在被测运放DUT的两输入端加入采样电阻Rs，这些电阻可以通过开关K1 和K2 控制。当两个开关均闭合时，该电路与测Vos电路完全相同。当K1断开时，反相输入端的偏置电流流入Rs，电压差增加到失调电压上。通过测量辅助运放A输出电压Vm的变化可以计算出反相端偏置电流IBN。同样，当K1闭合且K2 断开时，可以测量同相端偏置电流IBP。Rs 的阻值取决于要测量的电流大小，如电流若是10nS左右，Rs电阻可选用200KΩ的电阻。

测试方法：

①通过 VI 源施加规定的被测运放电源电压 VCC、VSS；

②K1，K2闭合，在辅助运放A的输出端测得电压Vm0；

③闭合K1，断开K2，在辅助运放A的输出端测得电压Vm1；

④断开K1，闭合K2，在辅助运放A的输出端测得电压Vm2。

计算如式（1）～式（4）。