《電子技術(shù)應(yīng)用》
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“我需要高輸入阻抗!”

2013-01-31
作者:BruceTrump
關(guān)鍵詞: 放大器 電流 電壓 電源

在幫助選擇運算放大器和儀表放大器時,我經(jīng)常聽到這樣的聲音:“我需要真正的高輸入阻抗。”哦,真是如此嗎?你確定嗎?

輸入阻抗,更確切地說是輸入電阻,很少會成為一個嚴重問題。(輸入電容也即輸入阻抗的電抗部分則是另外一回事,我們改日再討論。)通常,我們最需要的是低輸入偏置電流 IB。沒錯,它們相關(guān),但卻不同。下面,讓我為你娓娓道來:

一個簡單的單輸入模型為電流源(輸入偏置電流)和輸入電阻的并聯(lián)組合,如圖 1 所示。該電阻器使輸入電流隨輸入電壓而變化。輸入偏置電流為具體輸入電壓下的輸入電流,通常使用中等電源。

輸入電阻是一種“輸入電壓變化,輸入電流也變化”的方法。它可能具有一安培的輸入偏置電流,并且輸入電阻仍然極高。

我們通常會給出一幅典型圖,表明輸入偏置電流與共模電壓的關(guān)系。下面有一些例子,你可以看到它并非為一條筆直的線條。請注意,OPA211 為一款具有輸入偏置電流抵消功能的 BJT 輸入運算放大器,它可以大大降低輸入偏置電流,但其仍然很高。OPA211 的輸入偏置電流和高噪聲電流(后面再討論),讓其可能無法用于 10kΩ 以上的電源電阻,因此其 1.3GΩ 的輸入電阻很少會成為一個問題。

OPA320 CMOS 運算放大器擁有很小的輸入偏置電流,且其主要來自于輸入ESD保護電路的漏電流。這些漏電流在軌電壓附近達到最大。當要求非常低的輸入偏置電流時,CMOS 和 JFET 輸入放大器通常為最佳選擇。沒錯,輸入電阻也很高,但在選擇放大器時它一般不會是一個重要的考慮因素。

輸入偏置電流會對精密模擬電路產(chǎn)生不利影響的方式有幾種。流過某個電源電阻或者反饋網(wǎng)絡(luò)電阻后,它會讓 IB?RS 促使形成偏移電壓。渡過某些傳感器和化學(xué)單元時,例如:PH 電極,它會極化該電極,從而形成誤差,甚至造成永久性損壞。輸入偏置電流將對積分電路的電容器充電,形成一個零輸入的斜線上升輸出。

根據(jù)你的電路對輸入偏置電流的敏感程度,它可以成為放大器選擇過程中的決定因素。查看典型性能圖表,其表明了輸入電壓的 IB 變化情況,并注意具體的電壓范圍。CMOS 和 JFET 放大器的高溫表現(xiàn)可能會特別重要,因為它們的 IB 通常隨溫度升高而急劇增加。

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