运放电路解析及设计
运放电路很奇妙，一个运放配上一个电容，一个电阻，一个积分器就完成了。
很兴奋，对不对?用tina小软件仿一仿，调个理想运放模型，加上电阻，加上电容，点击运行，工作良好。
把理想运放，换成实际的运放模型。
哦噢，积分电路歇菜了，输出电压直接就到供电电压附近了。
这是为什么呢?
本质就是现实总是与理想有差距啊!!!
理想是，运放是完美的，运放的两个输入是完美对称的，但现实是，两个总是有点偏差。
这些差别，会导致运放具有直流偏移(dc offsets)。
如果运放是bipolar运放，也就是说内部结构，是由双极管构成的，那其还会有input bias current.
下面，就详细说说这两个指标。
dc offsets
理想情况下，vout=a0(vin1-vin2)，即当vin1-vin2=0时，vout=0;
但实际情况下，该直线会向上或向下偏移，即当vin1-vin2=0是，vout不为0.
也就是说，在实际情况下，为了使得vout=0, vin1-vin2必须等于某一值vos，称该值为失调电压(offset voltage)。
那直流偏移是怎么产生的呢?
这主要还是和制作过程相关。理想运放的同相输入和反相输入是完美对称的。但实际情况下，并非如此。
即使本意上想制造出两种一模一样的电路，实际制造出来也会有细微差别。所以实际的运放，两个输入电路不会完美对称，存在一定的失配。真是这一失配，造成了直流偏移。
那在运算过程中，怎么来给直流偏移建模呢?
offset voltage是随机的，不仅值是随机的，符号也是随机的。
手册上给出的offset voltage指标是典型值，也就是说，当测试很多很多运放样本时，大多数运放的offset voltage位于-vos和vos之间。
因为vos是随机的，所以我们可以把代表vos值的电压源放置在同相输入端，也可以放置在反相输入端。
直流偏移对实际电路的影响
同相放大器
从上图中，可以看出，同相放大器会把输入信号和vos同步放大。如果电路中的dc也包含有用信号，比如说需要测量直流电压的值，这个vos指标，就会影响最终的测试结果。
反相放大器
同样，反相放大器也会对vos进行放大，进而影响直流的测试结果。
积分放大器
这边先假设vin=0，单独考虑一下vos对积分放大器的影响。
可以看到，当t=0时，即刚开始的时候，vout=vos，这是因为刚开始时，电容没有电荷，所以电容两端就没有电压差，因此vout=vos。
随着时间的增加，vout也线性增加，直到到达运放能输出的最大电压为止。
所以，如果不对理想积分器做处理的话，一个offset voltage就会把积分放大器搞的不能正常工作。也就是说，积分器会对vos进行积分，最终达到饱和状态，无法对正常输入信号进行积分。
那怎么办呢?
其实在c1端并联一个电阻就可以了。那这个电阻起什么作用呢?
在理想积分放大器中，通过r1的电流无处可去，所以只能对c1充电，导致vout越来越大。但是在c1两端并联一个电阻后，电流就可以从该电阻上通过，这样c1就不会被持续充电 ，导致vout不断增大。
虽然，上述的并联电阻能够阻止积分放大器由于vos而进入饱和状态，但是也导致该积分器对输入信号频率有限制，太低了就只反相放大，没有积分的作用了。
虽然频率范围变窄了，但是总好于啥都不能积分。
input bias currents
在双极管构成的运放中，输入偏置电流会比较大;但在mos管构成的运放中，则极小，基本可以不考虑。
因为双极管有也需要有一定大小的基极电流，所以如果使用的是双极管运放的话，需要给其输入端提供一定的基极电流，要不然运放就没法正常工作。
那怎么对这些输入偏置电流建模呢?
用两个电流源来模拟输入偏置电流。
输入偏置电流对实际电路的影响
同相放大器
由上图可知，由于输入偏置电流的影响，vout会产生一个直流偏移，即ib2*r2.
如果在同相输入端，串联一个r1和r2的并联电路，并假设ib1=ib2，会发现直流偏移变为0了。
积分放大器
所以积分放大器，如果不做任何处理的话，dc offset和input bias currents都会使运放进入饱和状态。
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这些差别，会导致运放具有直流偏移(dc offsets)。
如果运放是bipolar运放，也就是说内部结构，是由双极管构成的，那其还会有input bias current.
下面，就详细说说这两个指标。
dc offsets
理想情况下，vout=a0(vin1-vin2)，即当vin1-vin2=0时，vout=0;
但实际情况下，该直线会向上或向下偏移，即当vin1-vin2=0是，vout不为0.
也就是说，在实际情况下，为了使得vout=0, vin1-vin2必须等于某一值vos，称该值为失调电压(offset voltage)。
那直流偏移是怎么产生的呢?
这主要还是和制作过程相关。理想运放的同相输入和反相输入是完美对称的。但实际情况下，并非如此。
即使本意上想制造出两种一模一样的电路，实际制造出来也会有细微差别。所以实际的运放，两个输入电路不会完美对称，存在一定的失配。真是这一失配，造成了直流偏移。
那在运算过程中，怎么来给直流偏移建模呢?
offset voltage是随机的，不仅值是随机的，符号也是随机的。
手册上给出的offset voltage指标是典型值，也就是说，当测试很多很多运放样本时，大多数运放的offset voltage位于-vos和vos之间。
因为vos是随机的，所以我们可以把代表vos值的电压源放置在同相输入端，也可以放置在反相输入端。
直流偏移对实际电路的影响
同相放大器
从上图中，可以看出，同相放大器会把输入信号和vos同步放大。如果电路中的dc也包含有用信号，比如说需要测量直流电压的值，这个vos指标，就会影响最终的测试结果。
反相放大器
同样，反相放大器也会对vos进行放大，进而影响直流的测试结果。
积分放大器
这边先假设vin=0，单独考虑一下vos对积分放大器的影响。
可以看到，当t=0时，即刚开始的时候，vout=vos，这是因为刚开始时，电容没有电荷，所以电容两端就没有电压差，因此vout=vos。
随着时间的增加，vout也线性增加，直到到达运放能输出的最大电压为止。
所以，如果不对理想积分器做处理的话，一个offset voltage就会把积分放大器搞的不能正常工作。也就是说，积分器会对vos进行积分，最终达到饱和状态，无法对正常输入信号进行积分。
那怎么办呢?
其实在c1端并联一个电阻就可以了。那这个电阻起什么作用呢?
在理想积分放大器中，通过r1的电流无处可去，所以只能对c1充电，导致vout越来越大。但是在c1两端并联一个电阻后，电流就可以从该电阻上通过，这样c1就不会被持续充电 ，导致vout不断增大。
虽然，上述的并联电阻能够阻止积分放大器由于vos而进入饱和状态，但是也导致该积分器对输入信号频率有限制，太低了就只反相放大，没有积分的作用了。
虽然频率范围变窄了，但是总好于啥都不能积分。
input bias currents
在双极管构成的运放中，输入偏置电流会比较大;但在mos管构成的运放中，则极小，基本可以不考虑。
因为双极管有也需要有一定大小的基极电流，所以如果使用的是双极管运放的话，需要给其输入端提供一定的基极电流，要不然运放就没法正常工作。
那怎么对这些输入偏置电流建模呢?
用两个电流源来模拟输入偏置电流。
输入偏置电流对实际电路的影响
同相放大器
由上图可知，由于输入偏置电流的影响，vout会产生一个直流偏移，即ib2*r2.
如果在同相输入端，串联一个r1和r2的并联电路，并假设ib1=ib2，会发现直流偏移变为0了。
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