運(yùn)算放大器之開環(huán)增益
大多數(shù)電壓反饋(VFB)型運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓增益(通常稱為AVOL,有時(shí)簡(jiǎn)稱AV)都很高。常見值從100000到1000000,高精度器件則為該數(shù)值的10至100倍。有些快速運(yùn)算放大器的開環(huán)增益要低得多,但是幾千以下的增益不適合高精度應(yīng)用。此外還要注意,開環(huán)增益對(duì)溫度變化并不高度穩(wěn)定,同一類型的不同器件也會(huì)存在極大差異,因此,增益值必須很高。
電壓反饋運(yùn)算放大器采用電壓輸入/電壓輸出方式工作,其開環(huán)增益為無(wú)量綱比,所以不需要單位。但是,數(shù)值較小時(shí),為方便起見,數(shù)據(jù)手冊(cè)會(huì)以V/mV或V/μV代替V/V表示增益,電壓增益也可以dB形式表示,換算關(guān)系為dB = 20×logAVOL。因此,1V/μV的開環(huán)增益相當(dāng)于120 dB,以此類推。
電流反饋(CFB)型運(yùn)算放大器采用電流輸入和電壓輸出,因此,其開環(huán)跨導(dǎo)增益以V/A或Ω(或kΩ、MΩ)表示。增益值通常介于幾百kΩ與幾十MΩ之間。
根據(jù)基本反饋原理,為了保持精度,精密放大器的直流開環(huán)增益AVOL必須很高。通過檢查閉環(huán)增益公式就能發(fā)現(xiàn)這點(diǎn),該公式包含由有限增益引起的誤差。包含有限增益誤差的閉環(huán)增益公式如下:
其中,β是反饋環(huán)路衰減,也稱反饋因子(反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓衰減)。噪聲增益等于1/β,因此,該公式還可以其它形式表示。將公式右端兩項(xiàng)合并,把NG(噪聲增益)代入,可得到
如下公式:
公式1和2是等效的,兩者均可使用。如前所述,噪聲增益(NG)只是從與運(yùn)算放大器輸入串聯(lián)的小電壓源獲得的增益,是同相模式下的理想放大器信號(hào)增益。如果公式1和2中的
AVOL無(wú)限大,閉環(huán)增益就和噪聲增益1/β完全相等。
但是,由于NG AVOL且AVOL為有限值,因此存在閉環(huán)增益誤差,估算公式如下:
注意,公式3中的百分比形式增益誤差直接與噪聲增益成比例,因此,有限AVOL對(duì)低增益的影響較小。一些示例可以說明上述增益關(guān)系的要點(diǎn)。
開環(huán)增益不確定性
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評(píng)論