理想運(yùn)放的開環(huán)增益Aol是無窮大的。這是我們?cè)谀k娬n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(jiǎn)稱AOL。這句話簡(jiǎn)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(duì)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(jiǎn)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(duì)于16位ADC,這相當(dāng)于200 codes。真是不小的值啊。
因此對(duì)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??砂阉醋魇请SDC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(duì)于你的電路來說不足為道,也可能會(huì)有影響。