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双极性运算放大器中的输入偏置电流消除

发布时间:2021年08月18日    点击:[2]人次

双极性运算放大器中的输入偏置电流消除

双极运算放大器具有基本的输入偏置电流要求。该偏置电流必须来自某个地方,并且在某些类型的高阻抗电路(例如电荷放大器和跨阻放大器)中可能会很麻烦,并且可能导致输入电阻不匹配的失调电压。下面显示的示例的输入偏置电流为2.8nA中国机械网okmao.com。这是因为937nA的长尾对尾电流在长尾对的两个晶体管(Q1 / Q2)之间分配,然后除以晶体管电流增益。

双极运算放大器

达林顿输入级是一种可能的解决方案,但往往会导致带宽降低,就像简单地减少长尾对偏置电流一样。它还可能使电路更容易受到与温度相关的泄漏和匹配问题的影响。

双极运算放大器

一种可能的解决方案是使用输入偏置电流补偿电路。这涉及产生等于输入偏置电流的电流,并将其馈入运算放大器输入,因此所有输入偏置电流不需要来自外部电路。一个例子如下所示:

双极运算放大器

在这里,增加了五个晶体管。Q13产生的电流等于长尾对电流的一半(它有一个发射极,而Q3有两个发射极)。它被馈入Q14的发射极以产生基极电流,该基极电流是Q13的集电极电流除以NPN电流增益。然后将其与Q6 / Q7和Q8镜像,并馈入两个输入晶体管Q1和Q2的基极。请注意,所有PNP晶体管都是双集电极,在Q5的情况下,该晶体管无需第二个PNP晶体管即可形成电流镜。

因此,如果您跟踪电流通过,您将看到我们已经产生了一个电流,该电流将馈入输入晶体管的基极,该电流与所需的输入电流相同。我们的输入基极电流为2.77nA,补偿电路的电流为2.77nA(如Q6的两个集电极所示,为2x 1.3886nA)。因此,需要由外部电路提供的合成电流几乎为零。实际上,在仿真中,仅保留了原来的2.77nA的剩余1.3pA。实际上,电路通常不会那么好–偏置电流补偿将随输入引脚上的电压而变化,并且还取决于晶体管的匹配情况。

您可以添加更多的晶体管来改善电流补偿,并尝试使其随输入电压变化而变化。这可以通过使输入电流补偿电路的集电极-基极电压跟踪输入晶体管的集电极-基极电压来实现。这有助于防止由于Early效应而导致的当前错误影响性能。但是,所示电路在输入偏置电流方面实际提高了10倍以上,而没有带宽损失。更复杂的电路可以改善这一点。使用Q13的双发射极晶体管,然后Q6 / Q7使用单个PNP,依靠双集电极将电流分流到两个输入晶体管,实际上可以使电路更简单。