Los efectos de Op amp Bias current

Por la ley actual de Kirchhoff aplicada al nodo x en su circuito, tenemos $$ I_f = I_ {in} + I_b. \ tag {1} \ label {1} $$ La corriente de polarización \ $ I_b \ $ puede ser positiva, es decir, puede fluir desde la entrada inversora del OpAmp al nodo x o puede ser negativa si fluye al revés. Ahora, desea calcular el error absoluto causado por el aumento de la tensión de salida \ $ V_ \ mathrm {out} \ $ por la presencia de \ $ I_b \ $: luego, $$ \ left | \ Delta \ frac {d V_ \ mathrm {out}} {dt} \ right | _ {I_b} = \ left | \ frac {d V_ \ mathrm {out}} {dt} - \ frac {d V_ \ mathrm {out} | _ {I_b = 0}} {dt} \ right | = \ frac {| I_b |} {C_f} = 30 \ mathrm {mV / s} \ tag {2} \ label {2} $$ como ya calculaste.

Algunas notas

• Usted dice que la tasa de rotación de \ $ V_ \ mathrm {out} \ $ es \ $ 150 \ mathrm {V / s} \ $ y también \ $ I_ {in} \ approx 130 \ mathrm {nA} \ $ : esto no puede ser incluso si asume que el sesgo actual \ $ I_b \ $ tiene su valor máximo. Quizás la causa de esta fuerte discrepancia sea la tolerancia del valor de \ $ C_f \ $: una tolerancia del 15% puede causar un error de velocidad de giro muy superior al causado por la corriente de polarización del OpAmp.
• La fórmula de error que informa se refiere al caso de un amplificador inversor, es decir, cuando \ $ I_f \ $ fluye a través de una resistencia de retroalimentación: en ese caso, el error en el voltaje de salida es proporcional a la corriente de polarización a través del valor de Resistencia conectada entre salida y entrada inversora. En su circuito, un simple integrador inversor, no existe tal resistencia, por lo tanto, no existe tal error.

Un anexo

Los llamados "errores estáticos" en un OpAmp no se limitan a las corrientes de polarización requeridas por los transistores en sus etapas de entrada. La simetría imperfecta de estos modelos de dispositivos es un voltaje de entrada intrínseco más o menos pequeño que debe aplicarse para tener una salida cero: este es el voltaje de compensación \ $ V_ \ mathrm {IO} \ $ . Dicho esto, se puede demostrar que el circuito equivalente de la OpAmp A anterior es el siguiente

Yahemosexplicado\$I_b\$(precisamente\$I_{b-}\$)explícitamenteenlacontribuciónalaramaderealimentaciónactual\$I_f\$(ecuación\eqref{1}):haceelvoltajedecompensacióncontribuiraella?Sí,perodeunamaneramássutil:elverdaderovalorde\$I_{in}\$sepuedeexpresarcomo$$I_{in}=\frac{V_{in}-V_{IO}}{R_{in}}$$ParaunTL084OpAmp,elvalortípicode\$V_\mathrm{IO}\$es\$3\mathrm{mV}\$hastaunmáximode\$15\mathrm{mV}\$( hoja de datos aquí ). En nuestro ejemplo, \ $ V_ {in} \ $ es \ $ \ approx30 \ mathrm {mV} \ $ por lo tanto, asumiendo un desplazamiento típico \ $ V_ \ mathrm {IO} \ approx-3 \ mathrm {mV} \ $ ( su valor varía aleatoriamente, por lo que puede sumar o restar del voltaje de entrada) tenemos que $$ I_ {in} = \ frac {30 \ mathrm {mV} +3 \ mathrm {mV}} {230 \ mathrm {k} \ Omega} = \ frac {33 \ mathrm {mV}} {230 \ mathrm {k} \ Omega} \ cong143 \ mathrm {nA} $$ El valor obtenido es muy similar al que obtiene el OP al medir la tasa de aumento de la tensión de salida \ $ V_ \ mathrm {out} \ $: esto implica que la mayor contribución al error en la salida se debe a \ $ V_ \ mathrm {IO} \ $ y está precisamente dada por la siguiente expresión $$ \ left | \ Delta \ frac {d V_ \ mathrm {out}} {dt} \ right | _ {V_ \ mathrm {IO}} = \ frac {1} {C_f} \ left | I_ {in} - \ frac {V_ {in}} {R_ {in}} \ right | = \ frac {| V_ \ mathrm {IO}}} {R_ {in} C_f} = 13 \ mathrm {V / s} \ tag {3} \ etiqueta {3} $$ que es una contribución mucho mayor que la dada por \ $ I_b \ $ (ecuación \ eqref {2}).

¿Cómo reducir el error causado por el voltaje de compensación?

Hay dos posibilidades

1. Aumente diez veces \ $ V_ {en} \ $ y disminuya diez veces \ $ C_f \ $ : de esta manera, la tasa de aumento se mantiene constante mientras que el error de salida causado por \ $ V_ \ mathrm {IO } \ $ se reduce a una décima. Sin embargo, esto significa reducir el rango dinámico de la entrada, y en ocasiones esto no es posible ni es propicio.
2. Cambie la OpAmp A por una con un \ $ V_ \ mathrm {IO} \ $ inferior. Tal vez esta es una solución más costosa: sin embargo, OpAmps con un máximo de $ V_ \ mathrm {IO} \ $ \ $ < 0.3 \ mathrm {mV} \ $ (como this ) se encuentran fácilmente y no son tan caros.