理想運(yùn)放的開環(huán)增益Aol是無窮大的,。這是我們在模電課本上學(xué)到的運(yùn)放的一條基本知識(shí)。但現(xiàn)實(shí)總是殘酷的,,殘酷到所有的運(yùn)放的開環(huán)增益都不是無窮大,,它是一個(gè)有限值。這個(gè)有限制會(huì)引起它的一個(gè)問題,。本文要討論的另一個(gè)問題是增益帶寬積,,其實(shí)更想多說的一點(diǎn)是增益帶寬的那條曲線。
在不具負(fù)反饋情況下(開環(huán)路狀況下),,運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)稱為開環(huán)增益,,簡稱AOL。這句話簡單的定義了運(yùn)放的開環(huán)增益,。實(shí)際的運(yùn)放的開環(huán)增益,,有高有低,并且會(huì)隨溫度變化,,這是我們不想看到的,。
先說說開環(huán)增益帶來的不良影響。開環(huán)增益為有限值的壞處不只是說明運(yùn)放都不是理想的,。它會(huì)帶來一個(gè)常被人們忽略的問題——誤差,。
下圖是OPAl369的datasheet中給出的關(guān)于開環(huán)增益的參數(shù),首先映入眼簾(小學(xué)作文常用詞)的是開環(huán)增最典型值為134dB,,最小值為114dB,。這說明一點(diǎn),同一型號(hào)的一大批運(yùn)放,,它們各自的開環(huán)增益是有一定分布的,。
第二項(xiàng)映入眼簾的是運(yùn)放的開環(huán)增益會(huì)隨溫度變化而變化。當(dāng)然是變壞了,。在整個(gè)運(yùn)放的使用范圍里最小值可能達(dá)到90dB.
下面我們計(jì)算一個(gè)Aol對放大電路的影響,。如下圖是常見的同相比例放大電路。
如果考慮進(jìn)Aol,則它的電壓增益為
當(dāng)假設(shè)Avol為無窮大時(shí),,則上述放大電路的增益化簡為
上面是模電課本中講到的內(nèi)容,。但如果我們較真兒一下,計(jì)算一下 Avol的影響,,當(dāng)Avol為典型值134dB時(shí),,上面電路的增益為:
誤差為:
這個(gè)結(jié)果還不錯(cuò)差,,相當(dāng)于20ppm的誤差,。
如果在寬溫度范圍下應(yīng)用,最壞情況呢,,當(dāng)Avol在over temperature時(shí)為最小值90dB時(shí),,增益誤差為下面的計(jì)算結(jié)果,。
Oah, 麥噶敦。千分之三的誤差,,對于16位ADC,,這相當(dāng)于200 codes。真是不小的值啊,。
因此對于Aol我們可以得出這樣的結(jié)論,,
(1) 不能輕視它,它確實(shí)影響了運(yùn)放的直流誤差,,在以前的part中提到過,。
(2) 它是隨溫度變化的,并且在最壞情況下,,它帶的誤差可真不小,。
(3) 低開環(huán)增益的運(yùn)放不適合高精度的放大。
如bruce 的博客中寫到Aol和offset是表姐妹,。把有限開環(huán)增益看作是隨輸出電壓變化而變化的失調(diào)電壓,,可為估計(jì)誤差提供一種直觀的方法。如果DC開環(huán)增益為100dB,,則其相當(dāng)于1/10^(100dB/20) = 10uV/V,。因此,輸出擺動(dòng)1伏,,輸入電壓必須改變10uV,。可把它看作是隨DC輸出電壓變化的失調(diào)電壓,。輸出擺動(dòng)9伏,,其變化為90uV?;蛟S,,這種變化對于你的電路來說不足為道,也可能會(huì)有影響,。