[科普中国]-失调电压

失调电压，又称输入失调电压，指在差分放大器或差分输入的运算放大器中，为了在输出端获得恒定的零电压输出，而需在两个输入端所加的直流电压之差。此参数表征差分放大器的本级匹配程度。在差分放大器的两个输入端加有相等的输入电压时，差分输出电压称为输出失调电压。1

结构如果运放的输人端短接在一起并接地（如图所示），则输出存在某一直流电压。这个电压叫做“输出失调电压”(output offset voltage)，输入失调电压是在没有任何外部输入时存在于两个端口间的差分输入电压。换句话说，它可以认为是被加到输入端口问迫使输出电压为零的输入电压。如果V除以运放的电压增益A0，其结果是“输入失调电压”(input offset voltage)。2

原理输出失调电压由输入级内部失配所引起。一个简单差分对（见图）

由两个晶体管Q1和Q2组成。输入端口间任何差分信号都被放大并且产生输出电压V。实际上，两个晶体管的特性不会完全一样；因此，集电极偏置电流Ic1和Ic2会不同。结果，即使没有任何输入电压，也可能会有一个差分输出电压，其在后级被放大并且可能因为更多的失配而恶化。

对于下图中的反相和同相放大器，输入失调电压的影响可以被确定。对于这两种结构．因为没有其他输入信号V，可以考虑为同相端的输人。2

失调电压内调整很多单运放都提供额外管脚用于失调电压调零。使用该功能时，通常在运放自两个管脚上接一个电位器，而电位器的滑动端通过电阻与正电源端(或者负电源端相接，取决与具体的运算放大器，电路如图所示：

需要注意一个常见问题：替换不同型号的运放后，如果滑动端意外地与错误的电源相连，那么运放将会损坏。一个设计良好的运放的失调电压调节范围不超过其最低等级产品的最大Vos的2~3倍；然而，运放的失调电压调整管脚处的电压增益通常大于信号输入端的增益。因此，必须尽可能地减小失调电压调整管脚处的噪声，也就是避免使用长导线连接运放和电位器。

失调电压调零会引起失调温度系数上升，运放的输人失调电压漂移受失调电限调整设置的影响。内部调节端只能用于调整运放自己的失调电压，而不能纠正系统的失调误差。对于FET输入型运放来说，漂移损失约为4μV/℃。通常，最好通过选择合适的器件/等级来控制失调电压。3

失调电压外调整失调电压外调整的方法分为反相运算放大电路失调电压的外部调整方法以及同相运算放大电路失调电压的外部调整方法。以同相运算放大电路失调电压的外部调整方法为例说明失调电压的外调整。

对于同相运算放大电路，可以采用如下图所示的电路

在运放的反相输入端注入小的偏置电压。当R3》R1时，失调电压较小，该电路工作性能较好；否则，信号增益将受调整失调电压用的电位器的影响。然而，当R3与固定的低阻抗参考电源±VREF，相连时，信号增益将稳定。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所