6.3.1输入失调电压

理想运放具有零输入零输出的特性。但是，在实际运放中，当没有加上差分输人电压时，输出端也会产生一个小直流电压 $V_{OUT(error)}$。其主要产生原因为运放差分输人级的基极-发射极电压存在轻微失配，如图6-11a 所示。 差分输入级的输出电压可表示为 $$ V_{OUT(error)}= I_{C2}R_C-I_{C1}R_C $$ $Q_1$ 与 $Q_2$ 基极-发射极电压的微小差别会导致集电极电流上的微小差别。这使得 $V_{OS}$ 不为零，这是一个误差电压。（集电极电阻相等。)

在运放数据手册中，输入失调电压($V_{OS}$)是两个输人端之间所需的差分直流电压，它使得差分输出为 0V。$V_{OS}$ 如图6-11b所示。输入失调电压的典型值为 2mV 范围之内或更小。理想情况下为 0V。

b)输入失调电压为能消除输出误差电压（使得 $V_{OUT}=0$）所需的输入端的电压差值

6.3.2输入失调电压温漂

输入失调电压温漂是与 $V_{OS}$ 相关的参数，表示温度每变化一度，对应输入失调电压的变化值。其典型值为 5～50μV/℃。通常，运放的输入失调电压越高，温漂越大。

6.3.3输入偏置电流

如你所见，双极型差分放大器的输人端为晶体管的基极，因此输入电流为基极电流。

输入偏置电流为放大器能在第一级正常工作时，输入端所需的直流电流。根据定义，输入偏置电流为两个输入电流的平均值，并计算如下: $$ I_{BIAS} = \frac{I_1+I_2}{2}$$ 输入偏置电流的概念如图6-12所示。

6.3.4 输入阻抗

定义运放输入阻抗的两种基本方式为差分模式与共模模式。差分输入阻抗为反相输入端和同相输入端之间的总电阻，如图6-13a所示。在给定差分输人电压变化下，确定对应的偏置电流变化，可得到差分输人阻抗。共模输入阻抗为每个输入端与地之间的阻抗。其可通过在给定共模输入电压变化下，确定对应的偏置电流变化来得到，如图6-13b所示。

6.3.5输入失调电流

理想情况下，两个输入偏置电流相等，差值为零。但是，在实际运放中，偏置电流完全相等。

输入失调电流 $I_{OS}$ 是输入偏置电流的差，用绝对值表示。 $$ I_{OS}=| I_1-I_2 | $$ 失调电流的实际幅度通常至少比偏置电流小一个数量级(十倍)。多数情况下，失调电流可以忽略。但是，对于高增益、高输入阻抗放大器而言，$I_{OS}$ 应尽可能小，因为即使电流差别很小，通过大输入电阻，也会产生较大的失调电压，如图6-14所示。

输入失调电流导致的失调电压为 $$ V_{OS}=|I_1-I_2| R_{in} = I_{OS}R_{in} $$ Ios导致的误差被运放增益Av放大，因此输出为 $$ V_{OUT(error)}= A_vI_{OS}R_{in} $$ 失调电流会随温度变化，进而影响误差电压。失调电流的温度系数通常在0.5nA/℃范围之内

6.3.6 输出阻抗

输出阻抗为从运放输出端看进去的电阻，如图6-15所示。

6.3.7 共模输入电压范围

所有运放都有正常工作的电压范围的限制。共模输入电压范围是在不会造成削波失真或其他输出失真的情况下，能够加入到两个输人端的输入电压范围。计多运放在直流电压为$\pm$15V的情况下，共模输人电压范围不超过$\pm$10V。但也有运放的输出能达到与电源电压一样大(这称为轨到轨(rail-to-rail))。

6.3.8开环电压增益

运放的开环电压增益 $A_{ol}$ 指的是器件的内部电压增益，也就是当没有外部元件时，运放输出电压与输入电压的比值。开环电压增益完全由内部设计决定。开环电压增益通常能超过 200 000，但不是能严格控制的参数。数据手册中通常称开环电压增益为大信号电压增益。

6.3.9运放的共模抑制比

共模抑制比(CMRR)在之前与差分放大器一起介绍了。和差放情况类似，对运放而言，CMRR 是衡量运放抑制共模信号能力的参数。若CMRR 值为无穷大，意味着当个两输入端加上相同信号(共模)时，输出为零。

在实际中，CMRR 不可能达到无穷大，但是性能较好的运放，具有很高的 CMRR 值。如前所述，共模信号是不想要的干扰电压，例如 60Hz 供电线纹波，以及辐射能量造成的噪声电压等。高 CMRR 使得运放在输出端基本消除了这些干扰信号。

运放 CMRR 的定义为开环电压增益($A_{ol}$)除以共模增益。 $$ CMRR=\frac{A_{ol}}{A_{cm}}~~~(6-3) $$

通常用分贝表示为:

$$ CMRR’=20log(\frac{A_{ol}}{A_{cm}})~~~(6-4) $$

6.3.10 转换速率

响应阶跃输人电压时，输出电压的最大变化率称为运放的转换速率。转换速率取决于运放放大级的高频响应。

测量转换速率时的运放连接方式如图6-16a所示。这一连接方式为单位增益、同相组态，后面会讨论。它给出了最坏情况(最慢)下的转换速率。已经知道阶跃电压的上升沿包含它的高频分量，放大器的上限截止频率影响其对阶跃输入的响应。上限截止频率越低，阶跃输入对应的输出信号斜坡越平缓。 $$ a)测试电路~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~b)阶跃输入电压与对应的输出电压 $$

$$ 图6-16~~~~转换速率的测量 $$

将脉冲施加到输人端，如图6-16b所示，其中也给出了理想输出电压。输入脉冲宽度必须足以使其输出能从下限“转换”到上限，如图6-16b所示。可以看到，加上输入阶跃信号后，输出电压从下限 $-V_{max}$ 变化到上限 $＋V_{max}$，需要一定的时间间隔$△t$。转换速率表示为: $$ 转换速率=\frac{△V_{out}}{△t}~~~(6-5) $$ 式中，$△V_{out}=＋V_{max}-(-V_{max})$。转换速率的单位是伏特每微秒($V/\mu s$)。

6.3.11 频率响应

对于组成运放的内部放大器级，其电压增益受到结电容的限制。虽然运放中使用的差分放大器与我们讨论的基本放大器有所区别，但原理相同。然而，运放没有内部耦合电容，因此低频响应可以到达直流(0Hz)。运放的频率特性将在下一章中讨论.

6.3.13 其他特性

大多数运放有三个重要特性:短路保护，无门锁效应，输人失调调零。短路保护使得输出短路时，电路不会损坏。无门锁特性使得运放在特定输入条件下，输出不会保持一个状态不变(高或低电平)。输入失调调零通过外部电位器，使得零输入条件下输出电压精确为零。