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电子技术Electronic Technology
电子技术与软件工程
Electronic Technology&Software Engineering 平衡电阻在运算放大电路中的应用黄鳝精
文/黄苏平
（成都工业学院四川省成都市611730）
摘要：本文经过理论推导，证明平衡电阻在运算放大电路的实际应用中可以消除由输入偏置电流引入的失调电压。并在Multisim 仿真平台上验证这一结论，最后给出了平衡电阻在不同电路中的具体求解方法，可供电路设计人员参考。 运算放大器是高增益的差动输入放大器，通常工作在闭环（负
反馈）状态，它最早被应用于信号处理，如信号的加、减、积分、
光栅玻璃微分等运算，故而称为运算放大器，简称运放⑴。当运算放大器工
作在负反馈时，有时会在运放的输入端接入平衡电阻。关于平衡电
阻，在电路设计时常会产生这些疑惑：
侧安全气囊（1）运放电路中要不要加平衡电阻？
（2）平衡电阻的作用是什么？
（3）平衡电阻应该怎样取值？
针对以上问题，笔者将通过详细的理论推导和仿真验证来一一回答。
1集成运算放大器
1.1集成运放的主要组成部分
集成运放的内部实质上就是一个具有高放大倍数的多级直接耦
合放大电路，如图1所示，它主要包括输入级、中间级、输出级。输入级基本采用差分放大电路来抑制温漂，提高共模抑制比。其中, V+代表同相输入端电压、V代表反相输入端电压、I b一代表反相输入端偏置电流、I b+代表同相输入端偏置电流；中间级采用高增益电压放大电路，并进行频率补偿；
输出级一般釆用单位增益的互补对称电路来提供足够的输出电流，V。代表输出端电压；另外，运放还需要直流电源供电，Vg代表正相电源、V ee代表负相电源。为了分析方便，通常简化运放如图2所示。
1.2运放的输入失调电压«0、输入偏置电流I|b、输入失调电流5
虽然运放输入级一般都釆用差分对管结构来减小温漂，但是输
入级的两个三极管由于受到工艺的限制，参数不会完全匹配。通常
电路在静态时，匕工匕、厶+工厶_，因此运放的输出端会有失调电压,
并且在温度的作用下失调会变得更加严重。运放中关于失调的技术指标主要有三个：输入失调电压Vg、输入偏置电流“、输入失调电流ho。其定义如下：
输入失调电压Vg：输出电压为零时，在输入端所需要加的补偿电压叫
%=旧-匕I（1）输入偏置电流扁：输出电压为零时，两个输入端偏置电流的平均值：
j_1B*+]B-
,
B~―2—（2）输入失调电流I q输出电压为零时，两个输入端偏置电流之差：Ao=|4+-4-l（3）值得注意的是，当公式（1）和公式（3）要去掉绝对值符号时，有如下关系：
（1）当厶+＜厶一时，V q和I q表示如下：
1I O=1B--】B+（4）%=匕一匕（5）
图2：运放的国标符号
定量滤纸(
>
)
>
邸
0.000050000k100000k150000k20.0000k蚀刻因子
R2
图4：平衡电阻R2对输出电压的仿真结果
（2）当厶+＞厶-时,Vi。和I q表示如下：
1I O~1B+~~IB-（6）叫a（7）2平衡电阻在运放电路中的作用
集成运放在实际应用中，通常会引入深度负反馈，以保证运放工作在线性区。反馈电阻的引入，会使失调电压增大，影响电路性能。引入平衡电阻的目的是使集成运放两输入端的对地直流电阻相等，使运放的偏置电流不产生附加的失调电压[3]0以图3所示的同相比例运算电路为例来加以验证，其中M代表同相输入信号、R f代表
•基金项目：国家自然科学基金资助项目（61705022）。
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