27、运算放大器与数字模拟连接的深入解析

运算放大器与数字模拟连接的深入解析

1. 运算放大器的关键参数

在运算放大器的实际应用中，有几个关键参数需要我们特别关注，它们会对电路的性能产生重要影响。

1.1 输入偏置电流

双极结型晶体管（BJTs）的基极和场效应晶体管（FETs）的栅极会汲取小但有限的偏置电流，这些电流可能会影响精密电路。以反相放大器为例，输入电流 $\frac{V_{in}}{R_1}$ 会分流为 $i^-$ 和 $-\frac{V_{out}}{R_2}$，此时 $V_{out}$ 的表达式为：
$V_{out} = i^-R_2 - \left(\frac{R_2}{R_1}\right)V_{in}$

如果 $R_2 = 1 M\Omega$，对于 LM741（$i^- = 80 nA$），输入偏置的影响为 0.08V。为了消除这种影响，我们可以在同相输入端添加一个电阻 $R_3$ 并将其接地。经过计算，如果假设 $i^- = i^+$，则 $R_3$ 的值为：
$R_3 = \frac{R_1R_2}{R_1 + R_2} = R_1||R_2$

不同类型的运算放大器具有不同的输入偏置电流。例如，LF411 的输入偏置电流为 50 pA，而一些静电计运算放大器（如 LMC6001 和 AD 549）具有超低的输入偏置电流，分别为 75 fA 和 60 fA。此外，由于输入偏置电流不相等，会存在输入失调电流，如 LM741 的输入失调电流为 75 pA，LF411 为 20 nA。

1.2 输入失调电压

当我们将运算放大器的输入连接在一起时，输出电压通常不为零，而是会偏向电源轨。这是由于输入存