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實際運算放大器運算電路的誤差分析

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-07-03

AVO、Rid對運算電路的影響

前麵討論的基本運算電路中,將集成運放看成理想的,而實際的集成運放並非如此。因此,實際工作情況與(yu) 理想化分析所得的結論之間必然存在誤差,即產(chan) 生了運算誤差。

圖 1 差分輸入電路


集成運放的Avd和Rid為(wei) 有限值時,對運算電路將引起誤差,現以圖1所示的運算放大電路為(wei) 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(chan) 生運算誤差電路


解之可得
其中


當vS2=0,圖1即為(wei) 反相比例運算電路。為(wei)

通常用AVDRidR1>>Rf(R1+R2+Rid),利用近似公式(|x|<<1時 )上式可化簡為(wei)

閉環電壓增益
反相比例運算電路的理想閉環增益為(wei)
由此可得相對誤差
上式說明,AVD和Rid越大,AVF越接近理想值,產(chan) 生的誤差也越小。按類似方法可以分析同相比例運算電路。

共模抑製比KCMR對運算電路的影響

以同相運算放大電路為(wei) 例,集成運放的共模抑製比KCMR為(wei) 有限時,對運算電路引起的誤差近似為(wei)

由此可見,AVD和KCMR越大,誤差越小,AVF越接近理想情況下的值。

誤差推導過程
由圖1的電路有
差模輸入電壓為(wei)
共模輸入電壓為(wei)
運算放大電路總的輸出電壓為(wei)

理想情況下, ,由此求得相對誤差



式中 為(wei) 電壓反饋係數。通常
因此上式簡化為(wei)  

輸入失調電壓、輸入失調電流對運算電路的影響

輸入失調電壓VIO、輸入失調電流IIO不為(wei) 零時,運算電路的輸出電壓將產(chan) 生誤差。根據VIO和IIO的定義(yi) ,將運放用圖1來等效,其中小三角符號內(nei) 代表理想運放。
利用戴維南定理和諾頓定理可將兩(liang) 輸入端化簡,如圖2所示,則


因為(wei) ,有 ,則由上兩(liang) 式求出

由於(yu) 電路中兩(liang) 輸入端均接地,在VIO、IIB和IIO作用下,產(chan) 生的輸出電壓VO即是絕對誤差。
若R2=R1//Rf,由IIB引起的誤差可以消除,輸出電壓變為(wei)

由上式可見, 和R2越大,VIO和IIO引起的輸出誤差電壓也越大。
當用作積分運算時,因電容C代替Rf,輸出誤差電壓為(wei)



由上式可見,積分時間常數t=R1C越小或積分時間越長,誤差越大。減小誤差的辦法是選用失調及溫漂小的高精度、超高精度運放,或將時間常數適應選大些。也可以在輸入級加調零電位器或在輸入端加一補償(chang) 電壓或補償(chang) 電流,以抵消VIO和IIO的影響,使vO(t)為(wei) 零。

Tags:運算放大器,誤差分析  
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