實(shí)際運(yùn)算放大器運(yùn)算電路的誤差分析

發(fā)布時(shí)間:2023-08-09
avo、rid對(duì)運(yùn)算電路的影響
前面討論的基本運(yùn)算電路中,將集成運(yùn)放看成理想的,而實(shí)際的集成運(yùn)放并非如此。因此,實(shí)際工作情況與理想化分析所得的結(jié)論之間必然存在誤差,即產(chǎn)生了運(yùn)算誤差。
圖 1 差分輸入電路
集成運(yùn)放的avd和rid為有限值時(shí),對(duì)運(yùn)算電路將引起誤差,現(xiàn)以圖1所示的運(yùn)算放大電路為例來討論,用圖2電路來等效,
由此可列出如下方程
圖2 avd、rid產(chǎn)生運(yùn)算誤差電路
解之可得
其中
當(dāng)vs2=0,圖1即為反相比例運(yùn)算電路。為
通常用avdridr1>>rf(r1+r2+rid),利用近似公式(|x|<<1時(shí) )上式可化簡(jiǎn)為
閉環(huán)電壓增益
反相比例運(yùn)算電路的理想閉環(huán)增益為
由此可得相對(duì)誤差
上式說明,avd和rid越大,avf越接近理想值,產(chǎn)生的誤差也越小。按類似方法可以分析同相比例運(yùn)算電路。
共模抑制比kcmr對(duì)運(yùn)算電路的影響
以同相運(yùn)算放大電路為例,集成運(yùn)放的共模抑制比kcmr為有限時(shí),對(duì)運(yùn)算電路引起的誤差近似為
由此可見,avd和kcmr越大,誤差越小,avf越接近理想情況下的值。
誤差推導(dǎo)過程
由圖1的電路有
差模輸入電壓為
共模輸入電壓為
運(yùn)算放大電路總的輸出電壓為
理想情況下, ,由此求得相對(duì)誤差
式中 為電壓反饋系數(shù)。通常 , ,
因此上式簡(jiǎn)化為  
輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流對(duì)運(yùn)算電路的影響
輸入失調(diào)電壓vio、輸入失調(diào)電流iio不為零時(shí),運(yùn)算電路的輸出電壓將產(chǎn)生誤差。根據(jù)vio和iio的定義,將運(yùn)放用圖1來等效,其中小三角符號(hào)內(nèi)代表理想運(yùn)放。
利用戴維南定理和諾頓定理可將兩輸入端化簡(jiǎn),如圖2所示,則
因?yàn)?,有 ,則由上兩式求出
由于電路中兩輸入端均接地,在vio、iib和iio作用下,產(chǎn)生的輸出電壓vo即是絕對(duì)誤差。
若r2=r1//rf,由iib引起的誤差可以消除,輸出電壓變?yōu)?br>由上式可見, 和r2越大,vio和iio引起的輸出誤差電壓也越大。
當(dāng)用作積分運(yùn)算時(shí),因電容c代替rf,輸出誤差電壓為

由上式可見,積分時(shí)間常數(shù)t=r1c越小或積分時(shí)間越長(zhǎng),誤差越大。減小誤差的辦法是選用失調(diào)及溫漂小的高精度、超高精度運(yùn)放,或?qū)r(shí)間常數(shù)適應(yīng)選大些。也可以在輸入級(jí)加調(diào)零電位器或在輸入端加一補(bǔ)償電壓或補(bǔ)償電流,以抵消vio和iio的影響,使vo(t)為零。
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