如何正确理解运算放大器输入失调电压
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问： 如何正确理解运算放大器输入失调电压？
输入失调电压vos(voltage - input offset)，指的是为使运算放大器输出端为0v所需加于两输入端间之补偿电压。理想之运算放大器其vos应该为0v。
输入失调电压相当于加载输入端的一个额外的电压源。举个例子：
如果闭环增益g=1（如下图左边）, 失调电压vos传导到输出端vout = vos如果闭环增益g=1000（如下图右边），失调电压vos传导到输出端vout = 1000vos
图1：不同闭环增益下的失调电压vos对于输出电压影响（图片来源：ti）
所以，闭环增益越大，失调电压对于输出的影响越大。
除此之外，我们还要注意一点。失调电压不是一直不变的，最大的失调电压变化一般出现在输出极值时。
为了保证失调电压在可控范围内，我们还要关注开环增益。我们在定义开环增益时，比如ti的tlv8542，我们会发现开环增益的工作条件分别在电源正轨道-0.6v，负轨道+0.6v定义。
图2：tlv8542开环增益
如下图，横坐标输出电压vout从负电源轨-vs到正电源轨+vs变化。蓝线代表开环增益，开环增益会在接近电源正负轨时，我们可以看到急剧恶化。
所以对于开环增益的定义，很多厂商（比如ti）, 会在一个较大的输出摆动范围求其平均值，以实现良好的线性运行。比如选择电源正轨道-0.6v，负轨道+0.6v来计算开环增益，如上图红线。
最大的失调电压变化一般出现在输出极值时，比如接近电源正负轨。在中间部分，增量开环增益较高，然后在输出接近电源正负轨道附近的时候下降。如果将运算放大器推向其摆幅极限时（超负荷工作），失调电压会更剧烈地上升。
让我们来做一些具体的计算。如果直流开环增益为100db，则相当于：
因此，每从中位电压输出摆动1v，输入电压必须改变10μv。可把它看作随直流输出电压变化的失调电压。输出摆动9v，变化为90μv。
所以，为了保证失调电压在可控范围内，尽量不要让放大器工作在超负荷工作，从而导致更大的失调电压。
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图1：不同闭环增益下的失调电压vos对于输出电压影响（图片来源：ti）
所以，闭环增益越大，失调电压对于输出的影响越大。
除此之外，我们还要注意一点。失调电压不是一直不变的，最大的失调电压变化一般出现在输出极值时。
为了保证失调电压在可控范围内，我们还要关注开环增益。我们在定义开环增益时，比如ti的tlv8542，我们会发现开环增益的工作条件分别在电源正轨道-0.6v，负轨道+0.6v定义。
图2：tlv8542开环增益
如下图，横坐标输出电压vout从负电源轨-vs到正电源轨+vs变化。蓝线代表开环增益，开环增益会在接近电源正负轨时，我们可以看到急剧恶化。
所以对于开环增益的定义，很多厂商（比如ti）, 会在一个较大的输出摆动范围求其平均值，以实现良好的线性运行。比如选择电源正轨道-0.6v，负轨道+0.6v来计算开环增益，如上图红线。
最大的失调电压变化一般出现在输出极值时，比如接近电源正负轨。在中间部分，增量开环增益较高，然后在输出接近电源正负轨道附近的时候下降。如果将运算放大器推向其摆幅极限时（超负荷工作），失调电压会更剧烈地上升。
让我们来做一些具体的计算。如果直流开环增益为100db，则相当于：
因此，每从中位电压输出摆动1v，输入电压必须改变10μv。可把它看作随直流输出电压变化的失调电压。输出摆动9v，变化为90μv。
所以，为了保证失调电压在可控范围内，尽量不要让放大器工作在超负荷工作，从而导致更大的失调电压。
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