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放大電路直流誤差分析

冬至子 ? 來(lái)源:電子電路分析與設(shè)計(jì) ? 作者:Xu.GD ? 2023-11-02 10:07 ? 次閱讀

相信大部分人在使用運(yùn)放時(shí)會(huì)忽略運(yùn)放的輸入誤差信號(hào)eid,忽略的原因往往是因?yàn)檩斎胝`差信號(hào)eid所引起的輸出電壓誤差很小,對(duì)實(shí)驗(yàn)或者項(xiàng)目本身影響不大。

圖片

比如上圖中同相比例放大電路輸出電壓的理論表達(dá)式為:Vout=(1+Rf/R1)Vin,我們?cè)谑褂眠\(yùn)放時(shí)也常常以此公式去計(jì)算我們所采樣的電壓值。

但是實(shí)際中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)輸出的電壓總會(huì)和理論計(jì)算有所差別,產(chǎn)生這種現(xiàn)象很大一部分原因是由于輸入誤差信號(hào)eid所引起的,下面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析。

首先讓我們看一下,同相放大電路的理論模型,如下圖:

圖片

這個(gè)電路在運(yùn)放的應(yīng)用電路中在常見(jiàn)不過(guò)了,它的輸出電壓為eo,等于閉環(huán)增益Acl(1/β)乘以輸入信號(hào)ei。

這里的輸入信號(hào)并非像第一幅圖中只考慮輸入信號(hào)Vin,此處是由運(yùn)放的輸入信號(hào)ei減于運(yùn)放引入的輸入誤差信號(hào)eid構(gòu)成的。式中β是反饋系數(shù),對(duì)于像下圖這樣典型的同相放大電路,它的值就是R1/(R1+R2),(運(yùn)用運(yùn)放虛斷即可算出,可參考模電書(shū)籍)。

圖片

對(duì)于eid,我們的第一反應(yīng)可能會(huì)是輸入失調(diào)電壓,再進(jìn)一步的反應(yīng)是輸入偏置電流流過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)引起的誤差電壓。可事實(shí),遠(yuǎn)不只這兩個(gè)因素,可見(jiàn)下式:

圖片

從上式等號(hào)右邊可以看出,eid包括了運(yùn)算放大器輸入失調(diào)電壓,輸入偏置電流,輸入噪聲電壓以及開(kāi)環(huán)增益,共模抑制比和電源抑制比的影響。同時(shí)也可以看出,eid方程的第二項(xiàng)和第三項(xiàng)包括運(yùn)放的輸入電阻。

最后三個(gè)誤差項(xiàng)包括電路信號(hào),它們是輸出電壓,共模電壓和電源電壓變化。

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