输出失调电压和静态基极电流是运放模块中的一对“问题儿童”，它们会导致输出信号在垂直方向偏离0轴，甚至可能饱和，从而限制了弱信号放大电路的增益。虽然已经存在多种解决方案，但本仿真采用了一种简单的方法，只引入了一个电阻，通过让其缺点相互抵消，成功地将这一对“坏孩子”转变成了“好孩子”。

运放模块的开环增益参数通常在几十万的数量级，这有助于避免产生额外的误差。同时，压摆率、增益带宽积参数必须与输入频率相匹配，以确保电路的实际性能与计算参数一致，避免工作时的不稳定性。默认单位设置为电压单位为V，电流单位为A，电阻单位为Ω。

一些概念性的参数需要进行了解，但可以略过：

• 开环增益A∝(Open-Loop Gain): 运放模块在没有外部负反馈时的放大倍数。

• 输入失调电压Vos(Input Offset Voltage): 当输入端为零时，输出端不等于零，这种电压差异称为输出失调电压(Uos)，是运放模块内部因素引起的。Vos参数用于表示和量化这些因素，实际上并不存在于输入端。

• 输入偏置电流Ibs(Input Bias Current) 和输入失调电流Ios(Input Offset Current): 这两者也是推算出来的参数，不是真实存在的物理量。当输入端为零时，运放模块输入级差分管对自身存在的静态基极电流Ib1和Ib2的平均值称为输入偏置电流，即Ibs=(Ib1+Ib2)/2；它们之差称为输入失调电流，即Ios=|Ib1-Ib2|。

运放块跟随器Uos的消除

以下对各参数单独测试，避免它们交叉影响。

1-1

Uos和Vos的关系

• 测试HA-2540运放块跟随器

如下左电路(双电源+-15v省缺，下同)，运放块+输入端接地，电压为0，测得输出端Ua=Uos=0.008 (绿线)，按照放大电路输入信号幅度放大G倍等于输出信号幅度，即，Vos=Uos/G=0.008，查HA-2540参数Vos就是0.008，与测试一致。此法可以测量运放块未知的Vos参数。

如右电路+输入端接电源-0.008=-Vos，对应输出-0.008*G=-0.008与Uos相抵消，则输出端Ub=0 (蓝线)。

• 结论

Uos=Vos*G――――――(1-1)

在+输入端加一个-Vos电压，对应输出- Vos*G=-Uos，就抵消Uos，输出为0。

1-2

Uos和Ibs、Ios的关系

运放块输入级差分管自身具有的静态基极电流Ib1和Ib2，在外加接地电阻Ro产生的压降就给输入端加一电压，如果电阻值合适，对应输出的电压就抵消Uos。

如下电路，运放块参数Vos=0.001，Ibs=0，Ios=1e-6，U+接地时，Uo输出0.001v的Uos，如图左侧绿线；当Ro=2K时，Ios的压降U+=-0.001 (红线)，等于+输入端加一个-Vos电压，对应输出-Vos*G=-0.001抵消Uos，则Uo=0(右侧蓝线)。

上述运放块参数改为Ibs=1e-6而Ios=0，当Ro=1K时，Ibs压降U+=-0.001，也等于+输入端加一个-Vos电压，则Uo=0。

1-3

如何计算Ro电阻值

从1-2测试可知，同样标称电流的Ios和Ibs在同一电阻的压降不同，那是由于它们分别表示的静态基极电流不同，在+端的压降实际上是静态基极电流产生的。假设压降是-Ib1Ro，参数Ios是Ib1和Ib2之和的绝对值，标称值的一半才是Ib1电流值，所以-Ib1Ro=-0.5IosRo；而Ibs参数是Ib1和Ib2的平均值，故-Ib1Ro=-Ibs*Ro。由于说明书没有提供Ib1和Ib2数据，分析计算时就直接采用相关的Ios和Ibs参数，不必去推算出Ib1和Ib2。

Ios和Ibs在+端压降之和为-0.5RoIos+(-RoIbs)，如果等于-Vos，即-Ro(0.5Ios+Ibs)=-Vos，对应输出-Ro(0.5Ios+Ibs)G就可以消除Uos。整理移项得计算Ro关系式：

Ro=Vos/(0.5Ios+Ibs)――――――(1-3)

从关系式可知，分子项与分母项的数量级相差太大或太小，Ro准确取值难度就大，影响Uos消除精度。

以HA-2540运放块为例仿真验证，

HA-2540参数：Vos=0.008v，Ibs=5e-6A，Ios=1e-6A，代入1-3关系式，

Ro=Vos/(0.5Ios+Ibs)=(8e-3)/[ 0.5(1e-6) + (5e-6)]=1.4545K，搭建跟随器，

如果8uv的弱调幅波Ui(红线)直接输入，Uos没有消除，8mv直流分量的复合信号Ua (绿线)，无法辨认调幅波分量。

而调幅波经Ro输入(效果与接地一样)，消除了Uos，输出1:1的波形Ub(蓝线)与Ui的中轴重叠(波形图故意错开，才能看清)。

1-4

若运放块参数值…

如果运放块参数Ios=Ibs=0，在Ro无压降。1-3式中分母=0无意义，公式不适用。实际上运放块总是有静态基极电流。

用两个参数一样的运放块接成图a的电路，可以适用于任何参数的运放块跟随器消除输出失调电压。虽然多用一个运放块，但是不用计算。

1-5

反向输入与同相输入

跟随器反相输入与同相输入的结果一样

以运放块LM709为例，参数：Vos=0.001v，Ibs=2e-7A，Ios=5e-8A，代入1-3关系式计算的Ro，

Ro=Vos/(0.5Ios+Ibs)= (1e-3)/[0.5(5e-8)+(2e-7)]=4.44444 K，

搭建电路如下，其结果与同相输入一样。

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