运算放大器与基本运放电路（共模&差模与偏置&失调）

一般的运算放大器内部主要由差动输入级、增益级和输出级构成，此外还包括偏置电路。

差动输入级：

以一个差分放大器作为输入级，其模型如下：

我们定义：共模信号指的是两个电压或者电流的相同部分，表示为：

差模信号表示为：Vdiff = Vi1 - Vi2

理想差分放大器就是只放大差模信号，抑制共模信号，即：Vo = Ad(Vi1 - Vi2) = AdVdiff

但实际上共模信号仍会产生一个小的输出电压，即：Vo = AdVdiff + AcVcm

所以我们通过一个参数，共模抑制比（CMRR）来区分一个差分放大器的好坏，即看放大器能不能在接收到不同信号时提供高增益，接收到相同信号时提供低增益：

为什么要用差分放大器作为输入级呢？假设我们的输入交流信号为Vi1和Vi2（Vi2 = -Vi1），此时干扰信号为Vdisturb，因为被捕获的干扰信号在两个输入端一般是一致的，所以此时Vcm = (Vi1 + Vi2) / 2 + Vdisturb，而Vdiff仍为Vi1 - Vi2，我们放大差模信号，就可以避免噪声干扰。

举个例子，下面是一个长尾式差分放大电路：

对于Q1，Q2两个BJT的分析，可以详看：关于BJT三级管饱和区的分析-CSDN博客

对于这个电路的交直流分析（模电），可以详看：电子电路：差分放大器分析-CSDN博客

我们直接说结论：对于这个长尾式差分放大电路，其共模电压增益为，差模电压增益为，其中ICQ为晶体管静态工作电流，这里我们就不详细分析如何增大其共模抑制比了。

经过这个差动输入级后，信号的差模部分得到放大，共模部分得到抑制，实现了提供高输入阻抗以及低噪声放大的功能。

偏置电路：

首先，我们需要知道一个概念：偏置电流。在这里我们提到的是输入偏置电流。可以看上面长尾式差分放大电路的例子，为了使两个BJT工作在放大区，基极必须提供一定的输入电流 IB(+) 与IB(-)。而对于FET构成的输入级来说，影响主要是漏电流，详细解释可以看：