На затвор КМОП транзистора (входной вывод ОУ) должен поступать малый ток. Затворы должны иметь защиту от электростатического разряда и перенапряжения. Она обеспечивается специальной схемой, которая одновременно является первичным источником входного тока смещения.

В защитной схеме, как правило, имеются ограничительные диоды на линии питания. На рисунке 1а представлена схема для ОРА320. Диоды имеют небольшой ток утечки, несколько пА. Если напряжение на входе ОУ составляет примерно половину напряжения питания, токи утечки диодов практически одинаковы, разница составляет менее 1 пА и представляет собой входное напряжение смещения усилителя. 

Рис. 1. (a) — Защитная схема для ОРА320; (b) — Зависимость входного тока смещения от входного напряжения

Соотношение токов утечки диодов изменяется, когда входное напряжение приближается к напряжению питания. Например, если оно приближается к отрицательному значению, обратное напряжение D2 приближается к нулю, и ток утечки уменьшается. Ток утечки D1 доминирует. Входной ток смещения увеличивается. Если входное напряжение приближается к положительному полюсу, происходит наоборот. Именно поэтому  входной ток смещения измеряется в средней точке, где токи утечки практически равны.

Зависимость входного тока смещения от входного напряжения (см. рис. 1b) также изменяется. У каждого устройства есть такое значение входного напряжения, при котором ток смещения равен нулю (предполагая, что нет существенных утечек). Фактически, в усилителях с входным диапазоном, равным напряжению питания (rail-to-rail), можно автоматически смещать вход так, чтобы выходной сигнал был равен напряжению, при котором входной ток смещения равен нулю (см. рис. 2). Но практической пользы от этой схемы нет.

Рис. 2. Схема смещения усилителя с с входным диапазоном, равным напряжению питания

С ОУ на полевых транзисторах с управляющим p-n-переходом (например, ОРА140) ситуация другая. Затвор входного транзистора представляет собой диодный переход, и ток утечки вносит доминирующий вклад во входной ток смещения. Как правило, ток утечки через затвор больше, чем через защитные диоды, поэтому входной ток смещения однонаправлен. Его величина зависит от усилителя.

Рис. 3. Входной каскад и зависимость входного тока смещения от входного напряжения для транзистора с управляющим p-n-переходом

Заключение

Если требуется очень низкий ток смещения, следует быть аккуратными. Необходимо внимательно проанализировать графики типичного поведения и собирать всю доступную информацию. Если используются входные напряжения, близкие к напряжению питания, ток смещения может увеличиться. Также входной ток смещения растет при увеличении температуры.

Существуют специализированные усилители (LMP7721, INA116) с ультранизким входным током смещения. В них используется особая схема защиты и нестандартное расположение выводов, чтобы ток смещения не превышал 3 фА. Это на три порядка меньше, чем в усилителях общего назначения.