同相放大器有平衡电阻吗？

系列文章目录

1.元件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.元件焊接
6.程序设计

这个所谓的平衡电阻，需要具体情况具体分析，可能有可能无，不要生搬硬套，根据剃刀法则：如无必要，勿增实体

首先是理想运放：理想运放放大的是同向和反向输入端的电压差。最简单的同向放大器如下图（忽略虚线框内的Rg’）
理想运放的输入阻抗是无穷大，所以两输入端不会有电流流入流出，这个时候如果同向输入端加入一个平衡电阻Rg’，不会有电流流过Rg’，对整个电路不会有任何影响，所以这个平衡电阻没有意义，是不必要的。

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再来看看最简单的反向放大器，同理运放输入端没有电流流入流出，同向端加入的平衡电阻Rg’上面不会产生压降，完全可以去掉，直接接地。
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现在看看实际的运放是什么情况。实际的运放输入结构如下图：运放的输入级是一个差分对，对于图示中NPN管的情况，如果要晶体管工作在线性区，那么晶体管一定被正确偏置，那必然有电流流入运放的俩输入端（对于PNP管是流出），同时运放的输入端绝对不能悬空，外部电路必须给输入级提供正确的静态工作点。
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这个时候就会出现一个问题：从运放输入端看出去的等效电阻RP和RN，如果有RPIb+≠RNIb-，那运放两输入端就会产生一个误差电压，这个误差电压会随着输入信号一起放大，最终体现在输出。
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这就是为什么很多地方说运放电路，不管同向放大器还是反向放大器，都需要加入平衡电阻，使从运放两输入端看出去的等效电阻相等，这样可以确保运放的输入偏置电流不会产生误差电压。
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听起来很有道理对不对，但是，抛开剂量谈毒性都是耍流氓。
来看一个常见的运放OPA209，它的输入偏置电流最大也不超过15nA（先忽略±号的问题，这是其他电路造成的，见最后），假设我们的电路从运放输入端看出去的等效电阻相差10kΩ（对于常规电路已经很大了），输入偏置电流造成的误差电压为，呃…150uV，这与该运放的输入失调电压相当，这个误差在你的电路里有多大影响？

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再看另一个运放AD797，最坏情形下有3uA的输入偏置电流，还是上面那种情况，输入误差电压增大到了3mV，远大于运放的输入失调电压，比上面的例子大了一个多数量级，这个误差在你的电路里有多大影响？

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所以这个平衡电阻到底要不要，取决于电路的实际情况。当然有人会说，我不知道实际情况怎样，那我放一个在哪总没坏处吧？那我现在就讲讲这个平衡电阻的坏处。
电阻是有电阻热噪声的，这个噪声是电阻的固有属性，只与阻值和温度有关。一个10kΩ的电阻在室温情况下，噪声密度大约12.8nV/√Hz，AD797的输入噪声密度1.2nV/√Hz，OPA209的输入噪声密度2.2nV/√Hz，也就是一个平衡电阻带来的噪声，已经远远高过所选择的运放的输入噪声了。这个噪声在你的电路里有多大影响？噪声对你的电路影响大还是直流误差对你的电路影响大？

总结

原文出处

平衡电阻的作用
(1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。
芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点，但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了，因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。

(2)消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。

运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?

(1)同相反相端不平衡，输入为0 时也会有输出，输入信号时输出值总比理论输出值大(或小)一个固定的数。

(2)输入偏置电流引起的误差不能被消除。

补充一下，前面看到OPA209的输入偏置电流很小，而且有±，AD797输入偏置电流大很多，而且只是＋值。这是因为OPA209的输入端设计有输入偏置消除电路，这个电路抵消了输入三极管绝大多数的偏置电流，所以从输入端看进去的电流就很小了，然后这个偏置消除电路的电流可能略大于或者略小于输入三极管的偏置电流，那从外面看进去就可能是流入也可能是流出了。而AD797的输入极并没有这样的偏置消除电路，再加上输入级偏置得很重以降低噪声，所以AD797的输入偏置电流很大，也只有流入放大器这一个方向。

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