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你真的需要高输入阻抗吗?

时间:2019-09-11 作者:Bruce Trump 资深模拟工程师 阅读:
在帮助选择运算放大器和仪表放大器时,我经常听到这样的声音:“我需要真正的高输入阻抗。”哦,真是如此吗?你确定吗?

在帮助选择运算放大器和仪表放大器时,我经常听到这样的声音:“我需要真正的高输入阻抗。”哦,真是如此吗?你确定吗?

输入阻抗,更确切地说是输入电阻,很少会成为一个严重问题。(输入电容也即输入阻抗的电抗部分则是另外一回事,我们改日再讨论。)通常,我们最需要的是低输入偏置电流 IB。没错,它们相关,但却不同。下面,让我为你娓娓道来:

一个简单的单输入模型为电流源(输入偏置电流)和输入电阻的并联组合,如图 1所示。该电阻器使输入电流随输入电压而变化。输入偏置电流为具体输入电压下的输入电流,通常使用中等电源。

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输入电阻是一种“输入电压变化,输入电流也变化”的方法。它可能具有一安培的输入偏置电流,并且输入电阻仍然极高。

我们通常会给出一幅典型图,表明输入偏置电流与共模电压的关系。下面有一些例子,你可以看到它并非为一条笔直的线条。请注意,OPA211 为一款具有输入偏置电流抵消功能的 BJT 输入运算放大器,它可以大大降低输入偏置电流,但其仍然很高。OPA211的输入偏置电流和高噪声电流(后面再讨论),让其可能无法用于 10kΩ 以上的电源电阻,因此其 1.3GΩ 的输入电阻很少会成为一个问题。

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OPA320 CMOS 运算放大器拥有很小的输入偏置电流,且其主要来自于输入ESD保护电路的漏电流。这些漏电流在轨电压附近达到最大。当要求非常低的输入偏置电流时,CMOS 和 JFET 输入放大器通常为最佳选择。没错,输入电阻也很高,但在选择放大器时它一般不会是一个重要的考虑因素。

输入偏置电流会对精密模拟电路产生不利影响的方式有几种。流过某个电源电阻或者反馈网络电阻后,它会让 IB∙RS 促使形成偏移电压。渡过某些传感器和化学单元时,例如:PH 电极,它会极化该电极,从而形成误差,甚至造成永久性损坏。输入偏置电流将对积分电路的电容器充电,形成一个零输入的斜线上升输出。

根据你的电路对输入偏置电流的敏感程度,它可以成为放大器选择过程中的决定因素。查看典型性能图表,其表明了输入电压的 IB 变化情况,并注意具体的电压范围。

CMOS 和 JFET 放大器的高温表现可能会特别重要,因为它们的 IB 通常随温度升高而急剧增加。

原文请参阅: e2e.ti.com

查看更多请点击:《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器

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