运算放大器之开环增益

时间:2013-11-05来源:网络

大多数电压反馈(VFB)型运算放大器的开环电压增益(通常称为AVOL,有时简称AV)都很高。常见值从100000到1000000,高精度器件则为该数值的10至100倍。有些快速运算放大器的开环增益要低得多,但是几千以下的增益不适合高精度应用。此外还要注意,开环增益对温度变化并不高度稳定,同一类型的不同器件也会存在极大差异,因此,增益值必须很高。

  电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作,其开环增益为无量纲比,所以不需要单位。但是,数值较小时,为方便起见,数据手册会以V/mV或V/μV代替V/V表示增益,电压增益也可以dB形式表示,换算关系为dB = 20×logAVOL。因此,1V/μV的开环增益相当于120 dB,以此类推。

  电流反馈(CFB)型运算放大器采用电流输入和电压输出,因此,其开环跨导增益以V/A或Ω(或kΩ、MΩ)表示。增益值通常介于几百kΩ与几十MΩ之间。

  根据基本反馈原理,为了保持精度,精密放大器的直流开环增益AVOL必须很高。通过检查闭环增益公式就能发现这点,该公式包含由有限增益引起的误差。包含有限增益误差的闭环增益公式如下:

  

运算放大器之开环增益

  其中,β是反馈环路衰减,也称反馈因子(反馈网络的电压衰减)。噪声增益等于1/β,因此,该公式还可以其它形式表示。将公式右端两项合并,把NG(噪声增益)代入,可得到

  如下公式:

  

运算放大器之开环增益

  公式1和2是等效的,两者均可使用。如前所述,噪声增益(NG)只是从与运算放大器输入串联的小电压源获得的增益,是同相模式下的理想放大器信号增益。如果公式1和2中的

  AVOL无限大,闭环增益就和噪声增益1/β完全相等。

  但是,由于NG AVOL且AVOL为有限值,因此存在闭环增益误差,估算公式如下:

  

运算放大器之开环增益

  注意,公式3中的百分比形式增益误差直接与噪声增益成比例,因此,有限AVOL对低增益的影响较小。一些示例可以说明上述增益关系的要点。

  开环增益不确定性

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关键词: 运算 放大器 开环增益

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