输入失调电流

输入失调电流是单片运放的制造工艺趋于使电压反馈运放的两个偏置电流相等，但不能保证两个偏置电流相等。

简介单片运放的制造工艺趋于使电压反馈运放的两个偏置电流相等，但不能保证两个偏置电流相等。在电流反馈运放中，输入端的不对称特性意味着两个偏置电流几乎总是不相等的。这两个偏置电流之差为输入失调电流IOS，通常情况下IOS很小。

失调电流温度的高精度测量一直是自动气象站采集器的关键技术。多路选择器CD4052在采集器温度测量电路设计中广泛使用，但其失调电流及其温度特性对采集器温度测量的影响一直缺乏研究。针对多路选择器CD4052存在较大失调电流问题，研究了采集器在实现对温度传感器PT100温度采集时的误差。结果表明：CD4052失调电流对采集器的温度测量误差影响较大，且误差大小与环境温度有很大关系。结果对数据采集器的研制及补偿提供了理论依据和工程应用价值。

自动气象站数据采集器温度通道通常须同时采集气温、草面 /雪面温、地表温、浅层地温和深层地温，通常需要采用多个类型相同的温度传感器采集不同对象的温度。自动气象站采用HMP45D温湿度传感器，采用HMP45D中的PT100铂电阻温度传感器测量不同对象温度，温度测量范围是－50～50℃ 。而采集器内部不可能针对每一路传感器均采用独立的温度测量电路。大多数采集器采用的设计方案是多路温度传感器共用信号放大电路和A/D转换电路，通过前端加入模拟开关( 双四选一模拟开关CD4052) 来达到测量不同传感器的目的。

自动气象站采集器温度测量通道的原理。系统由恒流源、CD4052多路选择器、仪表放大器( OPA) 、高精度 A/D变换器、温度传感器组和控制器等组成。恒流源输出电流过大时PT100会有自热效应，电流过小则测量误差较大，因此恒流源值通常选择在125μA～1mA之间。恒流源输出由控制器控制模拟开关CD4052选择某一通道铂电阻进行温度测量。当某一通道被选择后，该通道的模拟开关闭合，恒流源电流流过该通道的铂电阻，铂电阻两端产生电压。仪表放大器将通过电子开关CD4052的铂电阻电压信号放大，送至高精度的A/D转换器进行模数转换，控制器读取A/D转换值，计算得到电阻值和对应温度。被测温度变化时，铂电阻的阻值也发生变化，从而导致电压变化。该温度测量方法的校准方法是利用两组标准电阻 ( 通常选择80.31和119.34Ω) 通过电子开关 CD4052切换到测量电路，得到测量电路的线性变换方程。该方法的优点是利用标准电阻校准了测量通道误差，包括CD4052的失调电流误差，但其并不能解决在环境温度变化时，CD4052的失调电流变化带来的影响。大量试验结果表明，环境温度变化对温度测量影响是非常大的，有些厂家的采集器甚至在环境温度为50℃时温度测量误差达到0.8℃ ，远远超出了允许范围。因此，分析CD4052的漏电流和温度特性是非常有必要的。

相关研究随着CMOS器件尺寸的减小，MOSFET按等比例缩小原则使得电路电源工作电压越来越低，运放能够处理的最大信号幅度越来越小，信噪比降低1。

而且特殊的应用场合如作为输入电压大范围变化的的跟随器时，运放都需要具有轨到轨输入输出的特性。但是传统的运放一般不同时支持轨到轨输入输出和高精度的特性，因此研究一种高精度轨到轨输入输出运算放大器是具有重要意义的。对比分析 CMOS和BJT器件的噪声与失配特性，指出了 BJT晶体管在低噪和低失配。

结合运放大信号参数、小信号参数、精度分析和PVT(Process Verification Test)稳定性分析指出运放一般架构、设计流程与各参数之间的联系。轨到轨输入输出级的实现进行阐述，分析交叉导通法、1倍电流镜法和溢出电流恒定跨导法的轨到轨输入级，介绍了常见AB类输出级的实现方式。

测试大输入范围的ADC电路，综合考虑测试机的输出信号能力以及ADC输入范围要求,设计出合适的放大电路来扩展ATE输出信号范围，并且根据噪声分析理论以及ADC电路参数测试对运放性能的要求选择前端驱动放大器2。

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学