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模拟技术中的运算放大器之开环增益

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开环增益 大多数电压反馈(VFB)型运算放大器的开环电压增益(通常称为AVOL,有时简称AV)都很高。常见值从100000到1000000,高精度器件则为该数值的10至100倍。有些快速运算放大器的开环增益要低得多,但是几千以下的增益不适合高精度应用。此外还要注意,开环增益对温度变化并不高度稳定,同一类型的不同器件也会存在极大差异,因此,增益值必须很高。 电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作,其开环增益为无量纲比,所以不需要单位。但是,数值较小时,为方便起见,数据手册会以V/mV或V/μV代替V/V表示增益,电压增益也可以dB形式表示,换算关系为dB = 20×logA
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模拟技术中的运算放大器之开环增益模拟技术中的运算放大器之开环增益
开环增益 大多数电压反馈(VFB)型运算放大器的开环电压增益(通常称为AVOL,有时简称AV)都很高。
常见值从100000到1000000,高精度器件则为该数值的10至100倍。有些快速运算放大器的开环增益要低得多,
但是几千以下的增益不适合高精度应用。此外还要注意,开环增益对温度变化并不高度稳定,同一类型的不同
器件也会存在极大差异,因此,增益值必须很高。 电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作,
其开环增益为无量纲比,所以不需要单位。但是,数值较小时,为方便起见,数据手册会以V/mV或V/μV代替
V/V表示增益,电压增益也可以dB形式表示,换算关系为dB = 20×logA
开环增益开环增益
大多数电压反馈(VFB)型运算放大器的开环电压增益(通常称为AVOL,有时简称AV)都很高。常见值从100000到
1000000,高精度器件则为该数值的10至100倍。有些快速运算放大器的开环增益要低得多,但是几千以下的增益不适合高精度
应用。此外还要注意,开环增益对温度变化并不高度稳定,同一类型的不同器件也会存在极大差异,因此,增益值必须很高。
电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作,其开环增益为无量纲比,所以不需要单位。但是,数值较小时,
为方便起见,数据手册会以V/mV或V/μV代替V/V表示增益,电压增益也可以dB形式表示,换算关系为dB = 20×logAVOL.因
此,1V/μV的开环增益相当于120 dB,以此类推。
电流反馈(CFB)型运算放大器采用电流输入和电压输出,因此,其开环跨导增益以V/A或Ω(或kΩ、MΩ)表示。增益
值通常介于几百kΩ与几十MΩ之间。
根据基本反馈原理,为了保持精度,精密放大器的直流开环增益AVOL必须很高。通过检查闭环增益公式就能发现这点,
该公式包含由有限增益引起的误差。包含有限增益误差的闭环增益公式如下:
其中,β是反馈环路衰减,也称反馈因子(反馈网络的电压衰减)。噪声增益等于1/β,因此,该公式还可以其它形式表
示。将公式右端两项合并,把NG(噪声增益)代入,可得到
如下公式:
公式1和2是等效的,两者均可使用。如前所述,噪声增益(NG)只是从与运算放大器输入串联的小电压源获得的增益,
是同相模式下的理想放大器信号增益。如果公式1和2中的
AVOL无限大,闭环增益就和噪声增益1/β完全相等。
但是,由于NG 《 AVOL且AVOL为有限值,因此存在闭环增益误差,估算公式如下:
注意,公式3中的百分比形式增益误差直接与噪声增益成比例,因此,有限AVOL对低增益的影响较小。一些示例可以说
明上述增益关系的要点。
开环增益不确定性开环增益不确定性
下图1中,第一个示例中噪声增益为1000,可以看出,开环增益为200万时,闭环增益误差约为0.05%.注意,若温度、输出
负载和电压变化时开环增益保持不变,0.05%的增益误差很容易通过校准从测量结果中去除,这样就不存在整体系统增益误
差。但是,若开环增益改变,由此产生的闭环增益也会改变。这就导致了增益不确定性。在第二个示例中,AVOL减少至30
万,产生的增益误差为0.33%.这种情况会使闭环增益中产生0.28%的增益不确定性。大多数应用中,使用良好的放大器时,电
路的增益电阻是绝对增益误差的最大来源,但是应注意,增益不确定性不能通过校准去除。

weixin_38724370
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