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失调电压与开环增益到底有什么关联?

时间:2019-09-12 作者:Bruce Trump 资深模拟工程师 阅读:
失调电压与开环增益,它们是表亲。理解这种“不完全”,可帮助你了解你运算放大器电路的误差。

所有人都知道失调电压,对吧?在图 1a 所示最简单的 G=1 电路中,输出电压是运算放大器的失调电压。失调电压被建模为与一个输入端串联的DC电压。在单位增益中,G=1 时,失调电压直接传递至输出。在右侧高增益电路中,输出电压为1000?Vos,没错吧?

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好吧,差不多是这样,但不完全。理解这种“不完全”,可帮助你了解你运算放大器电路的误差。

在第一种情况下,输出电压非常接近基准电源(我们假设±电源)。它是我们定义和测试失调电压的输出电压。但在第二种情况下,输出电压可能为几伏,其假设失调电压为几毫伏。这要求在运算放大器输入端有少量额外差分电压,以形成输出摆动(具体根据该放大器的开环增益)。让我们来进行一些具体的计算:

如果DC开环增益为100dB,则其相当于1/10^(100dB/20)= 10uV/V。因此,每从基准电源输出摆动1伏,输入电压必须改变10uV。可把它看作是随DC输出电压变化的失调电压。输出摆动9伏,其变化为90uV。或许,这种变化对于你的电路来说不足为道,也可能会有影响。

重点是,把有限开环增益看作是随输出电压变化而变化的失调电压,可为估计误差提供一种直观的方法。另外,这种误差的特性也有关系。为了测试失调电压和开环增益,我们使用一种特殊的双运算环路。利用它,我们可以控制输出电压,并测量失调电压。如果我们从全输出范围整体来看输出电压,这种失调电压变化情况看起来有点像图2。

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请注意,最大的失调电压变化往往出现在输出极值时,接近正负轨。运算放大器“全力”产生其最大输出。在中间部分,增量开环增益更高,然后下降接近轨附近的输出。正如对电路所做的计划那样,确实是这种情况。当你把运算放大器推向其摆动极限时,失调电压会更剧烈地上升。

并非所有运算放大器制造商对AOL的规定都相同。我们的精密运算放大器经过开环增益测试,在一个较大的输出摆动范围求其平均值,以实现良好的线性运行(图2中红色线条)。它的规格表如下:

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当运算放大器超负荷工作时(形成更大的失调电压),输出摆动更接近轨。有时,我们所列出的输出摆动会不同于表A。例如,表B的输出摆动表明了输入过大的输出电压。在我们运算放大器开发组,它被戏称为“冲撞规格”,意思是输入过大,一路冲撞到轨。

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两种规格都有用,具体取决于你应用的要求。关键是理解并小心解读各种规格。

原文请参阅: e2e.ti.com

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查看更多请点击:《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器

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