Входной ток сдвига

Входные токи двух входов операционного усилителя почти равны, но не совсем. Их разность — ток сдвига — определяет, какая ошибка останется, если уравнять сопротивления на входах.

Обновлено 1 ноября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Значения из даташитов
Зачем он нужен в расчёте
Когда компенсация не работает

Входной ток сдвига (input offset current, I_OS, в части даташитов, например NE5534 и в SLOA011B, — I_IO; по-русски также разность входных токов) — разность токов, втекающих в инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя. Сами эти токи описывает входной ток ОУ I_B — среднее из двух. Входной каскад — согласованная пара транзисторов (TI SLOA011B, разд. 4.1), и чем лучше она согласована, тем меньше разность её токов. Поэтому ток сдвига у биполярных ОУ обычно на порядок меньше входного тока (SLOA011B, разд. 5.3).

Значения из даташитов

ОУ	I_B макс.	I_OS тип.	I_OS макс.
LM358, 25 °C	250 нА	2 нА	50 нА
LM358B, 25 °C	35 нА	0,5 нА	4 нА
NE5534, 25 °C	1500 нА	20 нА	300 нА
OPA333, 25 °C	200 пА	140 пА	400 пА

Данные TI: SLOS068AB, разд. 5.5 и 5.7; SLOS070D; SBOS351E. С температурой ток сдвига растёт: у LM358 предел в диапазоне 0…70 °C — 150 нА вместо 50 нА, у NE5534 — 400 нА вместо 300 нА.

Зачем он нужен в расчёте

Входной ток, проходя через сопротивления на входах, создаёт напряжение ошибки, которое ведёт себя как добавка к напряжению смещения нуля. Если сопротивления на обоих входах одинаковы, одинаковая часть токов создаёт одинаковые падения, и они вычитаются. Остаётся ошибка от разности:

\Delta U_\text{вых} \approx I_{OS} \cdot R_2

где R₂ — резистор обратной связи, а на неинвертирующий вход поставлен уравнивающий резистор R₁‖R₂. Наш пример: инвертирующий усилитель на LM358 с R₁ = 10 кОм и R₂ = 1 МОм. Без уравнивающего резистора ошибка от входного тока — до 250 нА × 1 МОм = 0,25 В. С резистором 9,9 кОм на неинвертирующем входе остаётся ток сдвига: до 50 нА × 1 МОм = 50 мВ при 25 °C и до 150 мВ при 70 °C.

Когда компенсация не работает

У КМОП-усилителей и усилителей с автоматической коррекцией входные токи пикоамперные, и правило «разность на порядок меньше» не выполняется. В даташите OPA333 ток сдвига (до ±400 пА) больше входного тока (до ±200 пА), так что уравнивающий резистор ошибку не уменьшает. Для таких ОУ резистор ставить не нужно, а при сопротивлениях до мегаома ошибка от токов — доли милливольта. Подробнее о параметрах входного каскада — в статье «Операционный усилитель» и на странице LM358 и LM324.

Частые вопросы

Чем ток сдвига отличается от входного тока?

Входной ток IB — среднее из токов двух входов, ток сдвига IOS — их разность. У LM358 по даташиту TI входной ток до 250 нА, а разность — до 50 нА при 25 °C. Если сопротивления на обоих входах одинаковы, падения от одинаковой части токов взаимно вычитаются, и в ошибке остаётся только разность.

Когда ставят уравнивающий резистор на неинвертирующий вход?

Когда ОУ с биполярным входом работает с большими сопротивлениями, а ошибка от входного тока заметна. Резистор, равный параллельному соединению резисторов цепи обратной связи, выравнивает сопротивления на входах, и ошибка определяется уже током сдвига, а не входным током. Для КМОП-усилителей с пикоамперными токами в этом обычно нет смысла.

Почему у OPA333 ток сдвига больше входного тока?

Правило TI «ток сдвига на порядок меньше входного» верно для биполярной пары, у которой оба тока — базовые токи похожих транзисторов. У OPA333 с КМОП-входом и автоматической коррекцией токи пикоамперные, и по даташиту ток сдвига (до ±400 пА) больше входного тока (до ±200 пА). Уравнивающий резистор здесь ничего не даёт.

Источники

Texas Instruments. LM358, LM358A, LM358B, LM358BA, LM2904x Industry-Standard Dual Operational Amplifiers (SLOS068AB, June 1976, revised October 2024) — разд. 5.7, LM358 при VS = 5 В и 25 °C: IB −20 нА тип., −250 нА макс.; IOS 2 нА тип., 50 нА макс., 150 нА в диапазоне 0…70 °C; LM358A — IOS до 30 нА; дрейф IOS 10 пА/°C тип.; разд. 5.5, LM358B: IB 10 нА тип., 35 нА макс., IOS 0,5 нА тип., 4 нА макс.
Texas Instruments. NE5534x, SA5534x Low-Noise Operational Amplifiers (SLOS070D, July 1979, revised November 2014) — Electrical Characteristics при ±15 В: IIO 20 нА тип., 300 нА макс. при 25 °C, 400 нА в полном диапазоне; IIB 500 нА тип., 1500 нА макс.
Texas Instruments. OPAx333 1.8-V, microPower, CMOS Operational Amplifiers, Zero-Drift Series (SBOS351E, March 2006, revised December 2015) — Electrical Characteristics: IB ±70 пА тип., ±200 пА макс. при 25 °C; IOS ±140 пА тип., ±400 пА макс.
Texas Instruments. Understanding Operational Amplifier Specifications (SLOA011B, January 2018, revised July 2021) — разд. 4.1: входной каскад — пара Q1–Q2, согласованная как можно точнее; разд. 5.3, ур. 31–32: IIB — среднее токов двух входов, IIO = IN − IP; токи сдвига обычно на порядок меньше входных, поэтому выравнивание сопротивлений на входах подавляет влияние входного тока на выход

Нашли ошибку?