如何调整运放以实现调零操作？

摘要： 运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种基本放大电路，广泛应用于各种电子系统中，包括变换器、比较器、滤波器、反馈电路等，调零是确保运放电路正...

运算放大器（Operational Amplifier，简称OpAmp）是一种基本放大电路，广泛应用于各种电子系统中，包括变换器、比较器、滤波器、反馈电路等，调零是确保运放电路正常工作、提高电路精度和稳定性的重要步骤，下面将详细介绍运放调零的方法：

一、调零前的准备

在进行调零操作之前，需要做好以下准备工作：

1、前置放大器：确保前置放大器的工作正常。

2、稳压电源：使用稳压电源为运放提供稳定的电源，避免因电源波动导致的误差。

3、清洁电路板：保持电路板的干净，避免灰尘或污垢进入电路，导致误差。

4、加载电阻：为了保证放大器在最大负载下的工作状况，需要加载电阻。

二、调零方法

运放的调零方法主要包括暂态响应方法和差分输入测量法。

暂态响应方法

暂态响应方法包括以下四种调零方法：

1、运放开路：将输入短路，输出短路电路断开，只留运放本身工作的状态，此时输出的是偏置电压。

2、运放短路：将输入短路，输出短路电路接通，由于输出被短路导通，输出电压变为零，实际运放的失调电压（偏置电压）就成了输入端的电压，从而消除偏置电压。

3、运放全压：将运放的输入端接到一个满量程电压源，输入电压为正负最大值时，输出电压应该等于供电电源的正负最大值。

4、运放负载：通过加负载电阻的方式进行校准，改变电阻值可以改变电流流经的路径，因此在负载的环境下，可以减少电源漂移带来的误差。

差分输入测量法

差分输入测量法的原理是：如果两个电压完全相等的输入信号作用于运算放大器的两个输入端口，那么漂移电压应该被消除，输出电压应该是零，具体步骤如下：

1、将两个电位器设置为相同的电位。

2、将两个电位器所连接的两个输入端口分别连接到运算放大器的两个输入端口。

3、调整一个电位器的电位，使得输出电压为零，此时漂移电压被消除。

4、将另一个电位器的电位对应到所需的放大倍数上。

三、补偿电路

即使校准好运放，有时仍会出现误差，这时可以使用补偿方法来补偿误差，提高电路精度和稳定性。

1、偏置电流补偿：由于偏置电流在运放不同的输入端口产生不同的电压，这个电压会被放大器的增益引起误差，为了解决这个问题，可以在输入端加上一个不同的电阻，使得进入运放的电流相等。

2、偏置电压补偿：偏置电压由于芯片制作过程中的工艺变化和温度等因素会发生变化，为了消除偏置电压的漂移，可以进行偏置电压补偿。

3、电源电压补偿：电源电压的波动会影响运放的输出电压，为此需要进行电源电压补偿，电源电压补偿方法可以通过电阻、电容和二极管等元件组成电源电压补偿电路，来消除电源的干扰。

四、多级运放调零

对于多级运放电路，通常只需要对第一级进行调零即可，这是因为前级的失调电压经过后面几级放大后影响更大，而后续级的失调电压相对较小，在一个电机转速控制电路中，只需在第一级运放设置调零电位器，通过调节该电位器即可使整个电路的输出电压为零。

五、无调零端子的运放调零

有些型号的集成运放没有设置调零管脚，但仍需进行调零，这时可以根据相关资料介绍的电路来完成调零，利用输入电阻和反馈电阻作为衰减网络的一部分，在反相输入端产生一个可变的失调电压。

六、常见运放调零电路示例

以下是一些常见运放的调零电路示例：

1、NE5534：1脚和8脚为BALANCE（同Offset Trim与OFFSET NULL等），使用电位器连接正极供电引脚；5脚和8脚为补偿引脚，可通过外部电容（22pF）进行频率补偿。

2、OPA134/OP07：使用相同的电源接端+Vs（同V+、VCC或VDD等），不同之处在于5脚都是NC（未使用），且未使用22kΩ电阻，电位器取值也有所区别。

3、OPA627/637：调零引脚改为1脚和5脚，并将8脚空置。

4、AD797/OPA604/TL061/071/081：调零引脚都是1脚和5脚，除了电位器取值不同，其它并无区别。

运放的调零是为了提高电路的运算精度和稳定性，调零方法包括暂态响应方法和差分输入测量法，调零前需要做好准备工作，对于多级运放电路，通常只需对第一级进行调零，对于无调零端子的运放，可以参考相关资料进行调零，通过合理的调零方法，可以显著提高运放电路的性能。

相关问答FAQs

问1：为什么运放需要调零？

答1：运放需要调零是为了补偿由失调电压和失调电流造成的误差，从而提高电路的运算精度和稳定性。

问2：多级运放电路中如何进行调零？

答2：多级运放电路中，通常只需对第一级进行调零，因为前级的失调电压经过后面几级放大后影响更大，而后续级的失调电压相对较小。