运算放大器输出电压计算方法（运算放大器的输入失调电压及其温漂对它的影响）

分析运算放大器时，我们经常使用虚短和虚断来分析运放电路。根据虚短可知，运放的同相输入端和反相输入端相等。

但在实际应用中，运算放大器的两个输入端会相差一个输入失调电压Vos。

概念

输入失调电压：当运算放大器的两输入端为0时，输出端都有一定的数值(输出失调电压)。引起输出失调电压的原因就是因为两输入端之间由一个微小的输入失调电压Vos。Vos等效于一个直流电源加在运放的输入端。为了在输出端获得恒定的0电压输出，而需在输入端加一个与输入失调电压等大反相的直流电源去抵消Vos。这个直流电源在数值上就相当于输入失调电压Vos(Input Offest Voltage)。在运放闭环电路中，输入失调电压Vos乘以运放的闭环增益AF就是运放的输出失调电压。这个由输入失调电压引起的输出失调电压会叠加在我们运放出来的信号上，造成极大的误差！输入失调电压一般是在微伏～毫伏这个量级之间，具体数值可参考IC的datasheet手册。

为了更好地理解，我们可以用一个日常生活中常见的例子来加以解释。由于输入失调电压的存在，在我们没有对电子秤进行调校时，还没放任何物品，显示端就会有重量显示。作为买家，我们肯定不希望电子秤有什么不良问题。买15g黄金，实际却只有14.5g，那我们不亏大了吗？

那么产生输入失调电压的原因是什么？

原因

运放的输入失调电压来源于运放内部输入级的差分输入对BJT管Q1与Q2的不匹配或不对称。有些运放的ROS1与ROS2是可以进行镭射调校的电阻，它们可以对BJT管的不对称进行补偿，从而减小输入失调电压。由于制作工艺的限制，Q1与Q2不可能达到绝对的相同。所以所有的运放都有输入失调电压，区别是输入失调电压的大小不同，有些普通的运放的Vos可以达到mv数量级，而有些精密运放的Vos是uv数量级。例如，普通的LM741的输入失调电压达到了3mv，采用零漂移技术的OPA333的输入失调电压是10uv。

有什么方法可以尽量减少在应用中的输入失调电压呢？

对策

我们分两方面来研究一下解决方案！

一、如果我们的目的是利用运放获得一定大小的交流信号，不含直流分量。

解决方案：可以在反馈通道或者运放的输出通道加上隔直电容，将直流失调电压给隔绝掉。但这样做又会引起其他的问题：由于有电容的存在，为了隔直，那么该运放的频率响应必然会受到影响。所以，如果你同时需要减小失调电压和不影响频率响应，你可以使用低输入失调电压的集成运放。

二、想要输出既有直流又有交流信号

解决方案：使用Vos较低的集成运放IC。

以前很多运放都有外部调零引脚来接外部调零电路来使输入失调电压达到最小。例如，入门级运放UA741如下

外部调零

温度对输入失调电压的影响

实际上，输入失调电压是随温度的变化而变化的。这就引出了另一个概念——失调电压温漂(Drift)，顾名思义，失调电压随温度漂移。在datasheet中，一般给出的Vos是在一定温度和其他条件下的输入失调电压。

失调电压温漂公式：

失调电压温漂

失调电压及其温漂

失调电压及其温漂直方图

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