温度波动对运算放大器的参数是有影响的。如温度变化时,不仅能使集成运放两输入晶体管的基极偏置电流I\(_{IB+}\)、IIB-发生变化,而且两者的变化率也不相同。这就使前面讲过的“输入失调电流”(I\(_{IO}\)=|IIB+I\(_{IB}\)-|)将随温度而变化,不能保持为常数。图1即为一个典型集成运放的IIO随温度而变化的关系曲线。该曲线表明,温度低时,I\(_{IO}\)大;温度高时,IIO小。为了说明失调电流I\(_{IO}\)随温度而变化的情况,就要用到输入失调电流温漂(dIIO)这个指标,其意义是温度每变化1℃时,I\(_{IO}\)将产生多大的变化。例如在图1A点处的dIIO=ΔI\(_{IO}\)/ΔT℃,显然,这就是该点在曲线上的斜率。由于曲线各点的斜率不同,因此从工程应用角度出发,dIIO可以被定义为:在规定的温度范围内,I\(_{IO}\)~T℃关系曲线的平均斜率。

dI\(_{IO}\)指标在不同的温度范围内相差较大,因此有些厂家又根据不同的温度范围而分别给出不同的数值。如图2,在-40℃~+25℃范围用线段AB的斜率表示其低温dIIO,而在+25℃~+85℃范围用线段BC的斜率表示其高温dI\(_{IO}\)。由于dIIO的测试比较困难,故目前国产集成运放除低漂移器件外,大多不对dI\(_{IO}\)指标进行考核。

一般常用的集成运放其dI\(_{IO}\)指标如下:通用Ⅰ型低增益运放F001的dIIO在+25℃~+85℃范围约为5~20nA/℃,在-40℃~+25℃范围约为20~50nA/℃;通用Ⅱ型中增益运放F003的dI\(_{IO}\)约为5~20nA/℃;低漂移运放8FC5与4E325的dIIO约为100pA/℃。
前一篇已经讲过,集成运放的输入失调电流I\(_{IO}\)可以通过调零加以补偿,以实现当输入信号为零时,输出也为零。但由于集成运放的失调电流随温度而变化,因此所谓调零也只是在特定的温度下才有效。对已经调零的放大器,当温度变化时,它并不能抑制住输出电压的漂移,也就是说,集成运放存在着不能完全加以补偿的温度漂移,这将使由集成运放组成的直流放大器或各种运算器等应用电路产生一定的漂移误差。所以在设计集成运放应用电路时应注意以下几点:
(1)对于要求高精度的应用场合,器件的I\(_{IO}\)与dIIO两指标相比,后者更为重要。因为失调电流I\(_{IO}\)可以通过调零加以补偿,而不为零的dIIO是无法完全补偿的,故应选择哪怕I\(_{IO}\)较大但dIIO小的运放。一般生产厂家所给的dI\(_{IO}\)指标均为最大值或典型值,与器件的实际dIIO指标可能有较大的偏离。但要测量器件的dI\(_{IO}\)指标是比较麻烦的(需要高、低温设备),而且难于测试(需要高精度测试设备)。故在要求高的场合,应选用低漂移集成运放,这种器件的失调及漂移指标均较一般集成运放为低。目前国内已有不少厂家生产低漂移集成运放如XFC—78、BG312、8FC5、4E325、FC72、XFC10等。
(2)对某些交流信号放大或非线性应用场合,因为前者在输出端常有隔直流的耦合元件对放大器的低频漂移具有隔离作用,而后者因放大器工作在饱和、截止状态,其输出仅依输入信号的极性不同保持为高电平或低电平,放大器的漂移在这里不会影响其输出状态。因此在这种应用场合下选用器件时,对它的失调及漂移指标的要求可以低一些,选用低成本或低档器件即可。

(3)使用dI\(_{IO}\)指标较大的器件时,设计电路应尽可能减小如图3所示放大电路中的RI、R\(_{F}\)及RB的阻值,以减小不为零的dI\(_{IO}\)对放大器输出漂移的影响。但是,由于反相输入电路中放大器的输入电阻即由RI确定,因此在要求高输入阻抗的场合,R\(_{I}\)、RF及R\(_{B}\)又须选用较大的阻值。这时就需要综合考虑,而不能只强调哪一方面。(张国华)