第三講放大器應(yīng)用的問題解析課件

1、第三講 放大器應(yīng)用的問題第三講 放大器應(yīng)用的問題 運(yùn)算放大器的供電問題 噪聲 靜態(tài)Op Amp的限制 動(dòng)態(tài)Op Amp的限制內(nèi)容提要 運(yùn)算放大器的供電問題內(nèi)容提要運(yùn)算放大器需要外部提供電源 給晶體管內(nèi)部提供偏置 通過運(yùn)算放大器將電源給輸出負(fù)載和反饋網(wǎng)絡(luò)供電3.1 運(yùn)算放大器的供電問題運(yùn)算放大器需要外部提供電源 給晶體管內(nèi)部提供偏置 通過運(yùn)運(yùn)算放大器外部電源一般來說模擬電路：VCC=+15v VEE=-15v 模數(shù)混合電路：VCC=+5v VEE=0v運(yùn)算放大器外部電源一般來說模擬電路：VCC=+15v V運(yùn)算放大器外部電源的接法仿真電路：虛擬器件 管腳 實(shí)際運(yùn)算放大器電路：每塊IC片子的電源管

2、腳都必須利用低感抗的電容器對(duì)地旁路。運(yùn)算放大器外部電源的接法仿真電路：虛擬器件 實(shí)際運(yùn)算放作用： 防止存在于電源線中干擾運(yùn)算放大器地交流噪聲。 這些解耦電容器也有助于中和掉來自電源線和地線的非零電抗所形成的虛假反饋環(huán)路，這些環(huán)路可能造成穩(wěn)定性問題。作用： 這些解耦電容器也有助于中和掉來自電源線和地線的非零具體接法：電源電壓入口電接10 極化電容器。利用寬地線有助于保持純凈的參考地。電容器應(yīng)盡量靠近運(yùn)算放大器管腳。具體接法：電源電壓入口電接10 極化電容器。利用寬地輸出飽和 電源電壓VCC和VEE設(shè)定了運(yùn)算放大器在輸出上下擺動(dòng)能力的邊界。輸出飽和 電源電壓VCC和VEE設(shè)定了運(yùn)算放大器在輸出 對(duì)

3、于雙極性運(yùn)放大器，VOH和VOL一般低于VCC和VEE幾個(gè)pn結(jié)壓降，大約2V。即對(duì)于對(duì)稱15V電源來說，飽和電壓也近似為對(duì)稱的13V。 對(duì)于單電源供電的運(yùn)算放大器，例如VCC9V和VEE0V，VOH7V，VOL 2V。 對(duì)于雙極性運(yùn)放大器，VOH和VOL一般低于VCC和V動(dòng)態(tài)輸出范圍： 與運(yùn)算放大器型號(hào)有關(guān) 與運(yùn)算放大器不同樣件有關(guān)，這是因?yàn)樯a(chǎn)過程的變化，溫度漂移和輸出負(fù)載變化等因素造成的，具體可參閱產(chǎn)品說明書。 在低電源電壓供電系統(tǒng)中，就需要運(yùn)算放大器有最大的動(dòng)態(tài)輸出范圍。稱之為蹺蹺板（rail-to-rail）式的運(yùn)算放大器，被設(shè)計(jì)成在中等輸出負(fù)載下，使vo一直擺動(dòng)上至VCC和和下至V

4、EE 。動(dòng)態(tài)輸出范圍： 與運(yùn)算放大器型號(hào)有關(guān) 與運(yùn)算放大器不同樣件有混合數(shù)字模擬系統(tǒng)通常信號(hào)是限制在0V-5V范圍內(nèi)的。 對(duì)于所有模擬源和負(fù)載的終端條件下，就會(huì)需要一個(gè)在 的參考電壓，據(jù)此就容許對(duì)這個(gè)公共參考點(diǎn)有對(duì)稱的電壓擺動(dòng)?；旌蠑?shù)字模擬系統(tǒng)通常信號(hào)是限制在0V-5V范圍內(nèi)的。 第三講放大器應(yīng)用的問題解析課件例：利用741實(shí)現(xiàn)的反相放大器，A-2，現(xiàn)受一個(gè)10V峰峰值的三角波驅(qū)動(dòng)，概略畫出vI,vO和vN對(duì)時(shí)間的波形并進(jìn)行標(biāo)注。例：利用741實(shí)現(xiàn)的反相放大器，A-2，現(xiàn)受一個(gè)10V峰 當(dāng)-6.5VvI 6.5V時(shí)，運(yùn)算放大器工作在線性區(qū) 放大倍數(shù)是2，輸出范圍為20V，部分飽和 輸出范圍-1

5、3V13V 當(dāng)-6.5VvI 6.5V時(shí)，運(yùn)算放大器工作在線性區(qū) 當(dāng)vI 6.5V時(shí)，電路特性與vI 6.5V的情況是對(duì)稱的。 當(dāng)vI 6.5V時(shí)，嵌位輸出波形 當(dāng)vI 6.5V時(shí)，電路特性與vI 6.5V的情3.2 噪聲 噪聲通常是指任何會(huì)污損或干擾所關(guān)心信號(hào)的不希望的擾動(dòng)。直流噪聲：偏置電流和輸入失調(diào)電壓引起的失調(diào)誤差等交流噪聲：外部噪聲（干擾噪聲） 內(nèi)部噪聲（固有噪聲）3.2 噪聲 噪聲通常是指任何會(huì)污損或干擾所關(guān)心信號(hào)干擾噪聲的產(chǎn)生 是由于電路和外界之間，甚至是電路自身的不同部分之間多余的相互作用產(chǎn)生的。 電的相互作用和磁的相互作用，是通過相鄰電路之間或同一電路的相鄰部分之間的寄生電容

6、和互感產(chǎn)生的。 電磁干擾的出現(xiàn)因?yàn)槊扛鶎?dǎo)線和引線都構(gòu)成一個(gè)潛在的天線。外部噪聲也可能會(huì)在無意間通過接地總線和供電電源總線進(jìn)入電路。 干擾噪聲可以是周期的，間歇的或完全隨機(jī)的。干擾噪聲的產(chǎn)生 是由于電路和外界之間，甚至是電路自身的不固有噪聲的產(chǎn)生 盡管能夠設(shè)法消除干擾噪聲，電路總會(huì)存在固有噪聲。這種噪聲形式本質(zhì)上就是隨機(jī)的。 它源于各種隨機(jī)現(xiàn)象。例如，電阻中電子的熱運(yùn)動(dòng)，半導(dǎo)體中電子空穴對(duì)隨機(jī)地產(chǎn)生和重組等。固有噪聲的產(chǎn)生 盡管能夠設(shè)法消除干擾噪聲，電路總會(huì)存在固信噪比 表示在噪聲存在條件下信號(hào)的質(zhì)量，SNR越差，就越難從噪聲中恢復(fù)有用信號(hào)。信號(hào)的均方根（rms）值噪聲分量的rms值信噪比 表示

7、在噪聲存在條件下信號(hào)的質(zhì)量，SNR越差噪聲源熱噪聲 熱噪聲也成約翰遜噪聲，存在于包括實(shí)際電感和實(shí)際電容的雜散串聯(lián)電阻在內(nèi)的所有無源電阻元件中。 熱噪聲主要是由電子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的，它不受直流電流的影響，因此電阻甚至是靜放在任何地方也會(huì)產(chǎn)生熱噪聲。噪聲源熱噪聲 熱噪聲也成約翰遜噪聲，存在于包括實(shí)際電感散粒噪聲 無論何時(shí)對(duì)一個(gè)勢(shì)壘（如二極管或晶體管）充電，都會(huì)產(chǎn)生散粒噪聲。穿過勢(shì)壘完全是一個(gè)隨機(jī)事件。 閃爍噪聲也稱為 噪聲或接觸噪聲。它存在于所有有源器件和某些無源器件中。閃爍噪聲散粒噪聲 無論何時(shí)對(duì)一個(gè)勢(shì)壘（如二極管或晶體管）充電， 根據(jù)器件類型的不同，產(chǎn)生閃爍噪聲的原因是多方面的。 在有源器

8、件中，主要原因是陷阱。當(dāng)電流流過時(shí)，它會(huì)隨機(jī)地捕獲和釋放電荷載流子，因此會(huì)引起電流本身隨機(jī)的波動(dòng)。 閃爍噪聲也存在于某些無源器件中，在炭質(zhì)電阻中，除了已存在的熱噪聲外還含有閃爍噪聲，因此這種噪聲稱為附加噪聲。然而熱噪聲在沒有直流電流的情況下也可能存在，而閃爍噪聲要求有直流電流才存在。 根據(jù)器件類型的不同，產(chǎn)生閃爍噪聲的原因是多方面的。 雪崩噪聲 雪崩噪聲存在于工作在反向擊穿模式的pn結(jié)中。與散粒噪聲類似，雪崩噪聲也要求有電流流動(dòng)。 除雪崩噪聲以外，晶體管一般含有以上所有噪聲。BJT噪聲雪崩噪聲 雪崩噪聲存在于工作在反向擊穿模式的pn結(jié)中。熱噪聲對(duì)于BJT來說，噪聲的功率密度本征基極電阻直流基極

9、電流和集電極電流跨導(dǎo)適當(dāng)?shù)钠骷?shù)正向電流增益（它會(huì)在高頻下降）熱噪聲集電極電流散粒噪聲的影響基極電流散粒噪聲和閃爍噪聲反映到輸入端的集電極電流散粒噪聲熱噪聲對(duì)于BJT來說，噪聲的功率密度本征基極電阻直流基極電流Op Amp噪聲運(yùn)算放大器的噪聲可用三個(gè)等效的噪聲源來表征兩個(gè)密度為 和 的電流源一個(gè)頻譜密度為 的電壓源一個(gè)頻譜密度為 的電壓源 實(shí)際的放大器看成是一個(gè)輸入端配上三個(gè)這種噪聲源的無噪聲放大器Op Amp噪聲運(yùn)算放大器的噪聲可用三個(gè)等效的噪聲源來表征兩電阻反饋電路的噪聲模型 關(guān)注總rms的輸出噪聲Eno，將它換算到輸入端與有用信號(hào)進(jìn)行比較，從而確定信噪比SNR。電阻反饋電路的噪聲模型

10、關(guān)注總rms的輸出噪聲Eno，總輸入頻譜密度具有對(duì)稱輸入端和不相關(guān)噪聲電流的運(yùn)算放大器 是數(shù)據(jù)單中給出的噪聲電流密度總輸入頻譜密度可使總輸入頻譜密度具有對(duì)稱輸入端和不相關(guān)噪聲電流的運(yùn)算放大器 短路噪聲開路噪聲由運(yùn)算放大器內(nèi)部元件產(chǎn)生，與外部電路無關(guān)由輸入偏置電流流過外部電路造成短路噪聲開路噪聲由運(yùn)算放大器內(nèi)部元件產(chǎn)生，與外部電路無關(guān)由輸輸出噪聲頻譜密度rms輸出噪聲 集成電路的噪聲主要是由白噪聲和 噪聲混合而成。低頻 噪聲其主要作用，高頻白噪聲起主要作用，并且頻帶越寬，噪聲就越大 是白噪聲電平是邊界頻率輸出噪聲頻譜密度rms輸出噪聲 集成電路的噪聲主要是由低噪聲設(shè)計(jì)中需要考慮的問題選擇具有低噪

11、聲電平和低邊界頻率的運(yùn)算放大器保持外部電阻足夠小，以使電流噪聲和熱噪聲與電壓噪聲相比可以忽略把噪聲增益帶寬嚴(yán)格限制在要求的最小值上低噪聲設(shè)計(jì)中需要考慮的問題選擇具有低噪聲電平和低邊界頻率的運(yùn)例：將741運(yùn)算放大器連接成反向放大器，且已知求大于0.1Hz的總輸出噪聲r(shí)ms值。解：輸入一個(gè)峰值幅度為0.5V的交流信號(hào)，求電路的SNR。例：將741運(yùn)算放大器連接成反向放大器，且已知求大于0.1H噪聲電壓分量電流噪聲分量熱噪聲分量噪聲電壓分量電流噪聲分量熱噪聲分量總的輸出噪聲r(shí)msSNR 對(duì)于噪聲來說， 和 遠(yuǎn)大于 ，可通過縮小所有電阻值來改善電路性能?？偟妮敵鲈肼時(shí)msSNR 對(duì)于噪聲來說， 和 低

12、噪聲Op Amp運(yùn)算放大器噪聲特性中的品質(zhì)因素有白噪聲電平 和 ，頻率 和 ，他們的值越低，運(yùn)算放大器的噪聲就會(huì)越少。差分輸入對(duì)噪聲 適當(dāng)選擇晶體管型號(hào)，幾何尺寸和工作電流可以使差分輸入對(duì)產(chǎn)生的噪聲最小。低噪聲Op Amp運(yùn)算放大器噪聲特性中的品質(zhì)因素有白噪聲電平 用戶是無法控制運(yùn)算放大器的噪聲特性的，然而，大致理解這些特性是如何產(chǎn)生的，有助于器件的選擇過程。 電壓噪聲和電流噪聲非常依賴于輸入級(jí)差分晶體管對(duì)的制造工藝和工作條件。電壓噪聲還會(huì)受輸入對(duì)的負(fù)載和第二級(jí)的影響。當(dāng)后面各級(jí)產(chǎn)生的噪聲換算到輸入端時(shí)，它的值通常是很小的，這是因?yàn)橐獙⑦@個(gè)噪聲除以所有正向通路上的總增益。 用戶是無法控制運(yùn)算放

13、大器的噪聲特性的，然而，輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路uPuNuO 集成運(yùn)放電路方框圖集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路uPuNuO 集成運(yùn)放電路方框圖一、輸入級(jí)：采用差分放大電路，兩個(gè)輸入端，減少溫漂。二、中間級(jí)：提供較高的電壓放大倍數(shù)，共射放大電路，復(fù)合管放大，有源負(fù)載，放大上千倍。一、輸入級(jí)：采用差分放大電路，兩個(gè)輸入端，減少溫漂。二、中間三、輸出級(jí)：提供一定的電壓、電流變化幅度，互補(bǔ)對(duì)稱輸出，帶負(fù)載能力強(qiáng)。四、輔助環(huán)節(jié)：偏置電路 （提供各級(jí)靜態(tài)電流）；電平偏移電路（調(diào)節(jié)各級(jí)電壓配合，使輸入端對(duì)地電 壓為0時(shí)，輸 出端對(duì)地電壓也為0 ）；短路保護(hù) （輸出端短路時(shí)保護(hù)管子）。 三

14、、輸出級(jí)：提供一定的電壓、電流變化幅度，互補(bǔ)對(duì)稱輸出，帶負(fù)通用型集成運(yùn)放F007電路原理圖通用型集成運(yùn)放F007電路原理圖四、采用復(fù)合管改善單管的性能。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一、不能做大C、L，只能采用直接耦合方式。二、為克服溫漂，輸入級(jí)采用差分放大電路。三、用管子構(gòu)成的恒流源代替大R及設(shè)置Q。五、中間級(jí)多采用共射放大電路。六、輸出級(jí)多采用互補(bǔ)式電壓跟隨電路。四、采用復(fù)合管改善單管的性能。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一、不能做大C、L，直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：輸入電壓為零，輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因： 由于溫度變化引起半導(dǎo)體參數(shù)的變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的主要原因，因此也稱零點(diǎn)漂移為溫度漂

15、移，簡稱溫漂。輸入級(jí)采用差分電路的原因：直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：輸入電壓為零，輸抑制溫漂的方法： 在電路中引入直流負(fù)反饋。 利用熱敏元件抵消放大管的變化。 采用差分放大電路。抑制溫漂的方法： 在電路中引入直流負(fù)反饋。 利用熱敏元件典型的差分放大電路 差動(dòng)放大電路原理 合理選擇Re的阻值，并與電源VEE相配合，就可以設(shè)置合適當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)。典型的差分放大電路 差動(dòng)放大電路原理 合理選擇Re的阻差動(dòng)的含義：只有當(dāng)兩個(gè)輸入端之間有差別，輸出電壓才有變動(dòng)。差動(dòng)放大器具有抑制共模信號(hào)放大差模信號(hào)的特性。溫漂和噪聲等效成共模信號(hào)被抑制。差動(dòng)的含義：差動(dòng)放大器具有抑制共模信號(hào)放大差模信號(hào)的

16、特性。溫 共模放大倍數(shù) 差模放大倍數(shù) 共模抑制比 共模放大倍數(shù) 差模放大倍數(shù) 共模抑制比改進(jìn)的差分放大電路增大Re能有效抑制每一邊電路的溫漂，提高共模抑制比。為既能采用較低的電源電壓，又能有很大的等效電阻Re，采用恒流源電路取代Re。改進(jìn)的差分放大電路增大Re能有效抑制每一邊電路的溫漂，提高共差動(dòng)放大電路的四種接法 雙端輸入，雙端輸出 雙端輸入，單端輸出 單端輸入，雙端輸出 單端輸入，單端輸出差動(dòng)放大電路的四種接法 雙端輸入，雙端輸出 雙端輸入，單單端輸入，在差模信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨共模信號(hào)的輸入。與輸出方式有關(guān)。單端輸入，在差模信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨共模信號(hào)的輸入。與輸出方實(shí)例分析差分放大電路

17、 開關(guān)向左典型的差動(dòng)放大電路 開關(guān)向右改進(jìn)的差動(dòng)放大電路實(shí)例分析差分放大電路 開關(guān)向左 開關(guān)向右連接規(guī)則1、連接和common端子輸出正極性信號(hào)，幅值等于信號(hào)發(fā)生器有效值。2、連接common 和端子輸出負(fù)極性信號(hào)，幅值等于信號(hào)發(fā)生器有效值。雙端輸入函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的面板連接規(guī)則1、連接和common端子輸出正極性信號(hào)，幅值等于連接規(guī)則3、連接 和端子輸出信號(hào)的幅值等于信號(hào)發(fā)生器有效值的兩倍。4、連接、common 和端子，且common端與地相連輸出兩個(gè)幅度相等，極性相反的信號(hào)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的面板連接規(guī)則3、連接 和端子輸出信號(hào)的幅值等于信號(hào)發(fā)生器有效 信號(hào)源的接入信號(hào)源設(shè)置雙端接入電路圖

18、信號(hào)源的接入信號(hào)源設(shè)置雙端接入電路圖 SimulateAnalysesTransient Analysis 瞬態(tài)分析菜單 SimulateAnalysesTran 瞬態(tài)分析設(shè)置 瞬態(tài)分析設(shè)置電壓峰峰值差單端輸出電壓放大倍數(shù)瞬態(tài)分析結(jié)果電壓峰峰值差單端輸出電壓放大倍數(shù)瞬態(tài)分析結(jié)果增添分析變量增添分析變量電壓峰峰值差雙端輸出電壓放大倍數(shù)分析結(jié)果電壓峰峰值差雙端輸出電壓放大倍數(shù)分析結(jié)果后處理功能后處理后處理功能后處理后處理方法后處理方法后處理分析結(jié)果后處理分析結(jié)果單端輸入單端輸入差動(dòng)放大器電路單端輸入單端輸入差動(dòng)放大器電路電壓峰峰值差單端輸出電壓放大倍數(shù) 瞬態(tài)分析結(jié)果電壓峰峰值差單端輸出電壓放大倍數(shù)

19、 瞬態(tài)分析結(jié)果分析結(jié)果電壓峰峰值差雙端輸出電壓放大倍數(shù)分析結(jié)果電壓峰峰值差雙端輸出電壓放大倍數(shù)典型差動(dòng)放大電路共模輸入典型差動(dòng)放大電路共模輸入 瞬態(tài)分析結(jié)果瞬態(tài)分析結(jié)果 瞬態(tài)分析結(jié)果瞬態(tài)分析結(jié)果電壓峰峰值差雙端輸出共模放大倍數(shù)分析結(jié)果電壓峰峰值差雙端輸出共模放大倍數(shù)分析結(jié)果分析結(jié)果電壓峰峰值差雙端輸出共模放大倍數(shù)改進(jìn)差動(dòng)放大電路共模輸入分析結(jié)果分析結(jié)果電壓峰峰值差雙端輸出共模放大倍數(shù)改進(jìn)差動(dòng)放大電路共模低噪聲運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)時(shí)，差分對(duì)BJT采用條狀（長且狹窄的發(fā)射級(jí)兩端都被基極接點(diǎn)包圍）實(shí)現(xiàn)的，使 最小。當(dāng)應(yīng)用要求大外部電阻時(shí)，F(xiàn)ET輸入運(yùn)算放大器是較好的選擇，這是因?yàn)镕ET輸入級(jí)運(yùn)算放大器的噪

20、聲電流電平比BJT輸入運(yùn)算放大器的噪聲電流電平的幾個(gè)數(shù)量級(jí)，至少在室溫附近是這樣的。對(duì)MOSFET來說，1/f噪聲也是一個(gè)重要因素，使用大面積器件可降低1/f噪聲分量。低噪聲運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)時(shí)，差分對(duì)BJT采用條狀（長且狹窄的發(fā)射輸入對(duì)負(fù)載噪聲 另一個(gè)重要的噪聲源是差分輸入對(duì)的負(fù)載，通用放大器中這個(gè)負(fù)載是用鏡像電流源有源負(fù)載來實(shí)現(xiàn)的，以使增益最大。然而有源負(fù)載的噪聲很大，這是因?yàn)樗鼈儠?huì)放大自身的噪聲電流，低噪聲運(yùn)算放大器采用電阻性負(fù)載輸入級(jí)避免這個(gè)問題。輸入對(duì)負(fù)載噪聲 另一個(gè)重要的噪聲源是差分輸入對(duì)的3.3 靜態(tài)Op Amp的限制 只要運(yùn)算放大器工作在恰當(dāng)?shù)念l段和適度的直流增益下，實(shí)際工作特性和

21、基于理想運(yùn)算放大器模型預(yù)計(jì)的特性都會(huì)相當(dāng)一致。3.3 靜態(tài)Op Amp的限制 只要運(yùn)算放大器 最關(guān)鍵的限制之一是開環(huán)增益只從直流到幾赫茲的范圍是高的，隨著頻率增加而降低。盡管可將工作頻率保持在一個(gè)相對(duì)較低的水平，另一些限制仍然會(huì)起作用。 這些限制在高直流增益應(yīng)用場(chǎng)合尤其值得注意，一般統(tǒng)稱為輸入?yún)⒖颊`差，最常用的包括：輸入偏置電流輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電流交流噪聲密度 和共模抑制比增益非線性度 最關(guān)鍵的限制之一是開環(huán)增益只從直流到幾赫茲的范輸入偏置電流和輸入失調(diào)電流 實(shí)際的運(yùn)算放大器在它們的輸入管腳都會(huì)吸收少量電流，對(duì)于某些應(yīng)用，這些電流可能會(huì)產(chǎn)生值得注意的誤差。輸入偏置電流輸入失調(diào)電流 的幅度量

22、級(jí)通常比 小。 的極性取決于輸入晶體管的類型，而 的極性則取決于失配方向。輸入偏置電流和輸入失調(diào)電流 實(shí)際的運(yùn)算放大器在它們的輸由 和 引起的誤差 很多電路一旦將它們的有源輸入都置為零的話，都可以簡化為下圖的形式。這些電路包括反相放大器、同相放大器，求和和差分放大器，I-V轉(zhuǎn)換器等。同相輸入端電壓誤差由 和 引起的誤差 很多電路一旦將它們的有源輸沒有任何輸入信號(hào)，電路仍產(chǎn)生某個(gè)輸出 ，稱之為輸出直流噪聲。由上式得出的結(jié)論電路產(chǎn)生的 可考慮為某個(gè)輸入誤差或稱之為輸入直流噪聲經(jīng)放大 倍而得到的，這個(gè)放大倍數(shù)稱為直流噪聲增益。誤差由兩部分組成：由 流經(jīng) 所產(chǎn)生的電壓降 ； 由 流經(jīng) 組合所產(chǎn)生的電壓

23、降 。既然這兩部分的極性相反，那么它們就有互為補(bǔ)償?shù)内厔?shì)。沒有任何輸入信號(hào)，電路仍產(chǎn)生某個(gè)輸出 ，稱之為輸出直流噪聲將變形為：若設(shè)：可以消去含有 的項(xiàng)，誤差為：將變形為：若設(shè)：可以消去含有 的項(xiàng)，誤差為：使 ，誤差正比于 ，它的幅度量級(jí)一般要比 和 小。采用具有足夠低的 標(biāo)稱值的運(yùn)算放大器。通過縮小所有的電阻可以進(jìn)一步降低 ，縮小電阻不會(huì)影響增益，但可以使輸入誤差 縮小，然而縮小電阻會(huì)增加功率耗散，因此需要進(jìn)行某種折衷。為使由 和 引起的誤差最小使 ，誤差正比于 ，它的幅度量級(jí)一般輸入失調(diào)電壓將運(yùn)算放大器輸入短接由于輸入級(jí)兩部分之間存在失配為使必須在輸入管腳之間加入一個(gè)合適的校正電壓輸入失調(diào)電

24、壓將運(yùn)算放大器輸入短接由于輸入級(jí)兩部分之間存在失配由 引起的誤差 的取值可在毫伏到微伏范圍上變化。 對(duì)時(shí)間的積分得到的電壓斜坡可將運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)到飽和狀態(tài)。由 引起的誤差 的取值可在毫伏到微伏范圍上變化。 研究 和 同時(shí)作用時(shí)的影響輸入失調(diào)誤差補(bǔ)償反相放大器同相放大器研究 和 同時(shí)作用時(shí)的影響輸入失調(diào)誤差補(bǔ)償反相放大器信號(hào)增益直流噪聲增益輸入的總失調(diào)誤差輸出的總失調(diào)誤差 因?yàn)?和 極性是任意的，負(fù)號(hào)并不意味著這兩項(xiàng)有相互補(bǔ)償?shù)内厔?shì)。信號(hào)增益直流噪聲增益輸入的總失調(diào)誤差輸出的總失調(diào)誤差 失調(diào)調(diào)零內(nèi)部失調(diào)調(diào)零 內(nèi)部調(diào)零基于故意使輸入級(jí)失衡，以補(bǔ)償固有失配，并使誤差為零。失調(diào)調(diào)零內(nèi)部失調(diào)調(diào)零 內(nèi)部調(diào)

25、零基于故意使輸入級(jí)失衡，以外部失調(diào)調(diào)零 外部調(diào)零基于將可調(diào)的電壓和電流注入到電路中，以補(bǔ)償電路的失調(diào)誤差。外部失調(diào)調(diào)零 外部調(diào)零基于將可調(diào)的電壓和電流注入到電路最大額定值 與所有電子器件類似，運(yùn)算放大器要求用戶考慮到某些電的和環(huán)境的限制。運(yùn)算放大器額定值的工作溫度范圍商用范圍：070工業(yè)范圍：-2585軍用范圍：-55125最大額定值 與所有電子器件類似，運(yùn)算放大器要求用戶考慮絕對(duì)最大額定值：最大供電電壓最大差模輸入電壓最大共模輸入電壓最大內(nèi)部功率耗散絕對(duì)最大額定值：最大供電電壓最大差模輸入電壓最大共模輸入電壓3.4 動(dòng)態(tài)Op Amp的限制 實(shí)際運(yùn)算放大器只從直流到給定頻率范圍之內(nèi)提供高增益，

26、增益隨著頻率增加而降低，并且輸出相對(duì)輸入還會(huì)有一個(gè)延時(shí)，這些限制對(duì)電路的閉環(huán)特性有很大的影響。單位增益頻率上升時(shí)間閉環(huán)帶寬增益帶寬乘積全功率帶寬轉(zhuǎn)換速率建立時(shí)間3.4 動(dòng)態(tài)Op Amp的限制 實(shí)際運(yùn)算放大器開環(huán)響應(yīng)最常見的開環(huán)響應(yīng)是所謂的主極點(diǎn)響應(yīng)主極點(diǎn)頻率運(yùn)算放大器的開環(huán)響應(yīng)開環(huán)直流增益開環(huán)響應(yīng)最常見的開環(huán)響應(yīng)是所謂的主極點(diǎn)響應(yīng)主極點(diǎn)頻率運(yùn)算放大開環(huán)-3dB頻率，也稱為開環(huán)帶寬。=0 dB稱為單位增益頻率是常數(shù)。主極點(diǎn)補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器為恒定GBP運(yùn)算放大器。開環(huán)-3dB頻率，也稱為開環(huán)帶寬。=0 dB稱為單位增益頻率閉環(huán)響應(yīng)環(huán)路增益T依賴于頻率將會(huì)使閉環(huán)響應(yīng)A也依賴于頻率同相放大器閉環(huán)響應(yīng)環(huán)

27、路增益T依賴于頻率將會(huì)使閉環(huán)響應(yīng)A也依賴于頻率同相化簡為的形式反饋因子利用化簡為的形式反饋因子利用單位增益頻率閉環(huán)增益 的直流增益是 ，3dB頻率是 ，也稱為閉環(huán)帶寬。同相放大器的增益帶寬乘積由此可得增益帶寬權(quán)衡，負(fù)反饋將增益降低，但是將帶寬擴(kuò)展。這種擴(kuò)頻帶技術(shù)是負(fù)反饋的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。單位增益頻率閉環(huán)增益 的直流增益是 ，3dB頻反相放大器反饋因子反相放大器的增益帶寬乘積 這個(gè)值低于同相放大器的GBP，從帶寬最大的角度來看，同相放大器顯然更加可取。反相放大器反饋因子反相放大器的增益帶寬乘積 這個(gè)值低于暫態(tài)響應(yīng)以電壓跟隨器為例，電壓跟隨器的小信號(hào)帶寬是 ，可將其頻率響應(yīng)寫為： 從 的10上升到它

28、的90所用的時(shí)間 稱為上升時(shí)間。這表明了時(shí)域參數(shù) 與頻域參數(shù) 的聯(lián)系， 越高 就越小。暫態(tài)響應(yīng)以電壓跟隨器為例，電壓跟隨器的小信號(hào)帶寬是 ，可將轉(zhuǎn)換速率極限SR:表示集成運(yùn)放對(duì)信號(hào)變化速度的適應(yīng)能力指標(biāo)。當(dāng)輸入信號(hào)變化斜率的絕對(duì)值小于SR（伏特/微秒）時(shí)，輸出電壓才能按線性規(guī)律變化。 增大 ，為了能使輸出在 內(nèi)完成從10到90的過渡，輸出響應(yīng)速率也會(huì)相應(yīng)增大。在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入階躍大于某個(gè)階躍幅值時(shí)，輸出斜率就會(huì)在某一個(gè)常數(shù)處飽和，這個(gè)常數(shù)稱為轉(zhuǎn)換速率SR。轉(zhuǎn)換速率極限SR:表示集成運(yùn)放對(duì)信號(hào)變化速度的適應(yīng)能力指標(biāo)。建立時(shí)間 上升時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率分別在小信號(hào)和大信號(hào)條件下，顯示了輸出變化的快慢

29、程度，在許多應(yīng)用中，最關(guān)心的參數(shù)時(shí)建立時(shí)間 。 的定義為：大輸入階躍響應(yīng)從原點(diǎn)出發(fā)一直到開始穩(wěn)定并保持在一個(gè)給定的誤差范圍內(nèi)所需的時(shí)間。 一般規(guī)定建立時(shí)間要達(dá)到10V輸入階躍響應(yīng)的0.1和0.01的精度。 如AD843運(yùn)算放大器對(duì)10V階躍的0.01的精度來說，一般 135ns。建立時(shí)間 上升時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率分別在小信號(hào)和大信號(hào)條件下由4個(gè)時(shí)間段組成 由高階極點(diǎn)引起的初始傳輸延遲 受SR限制的變化過程 從與SR相關(guān)的過載狀態(tài)中恢復(fù)過程 最終平衡值的建立過程由4個(gè)時(shí)間段組成 由高階極點(diǎn)引起的初始傳輸延遲 受SR限制的 充分實(shí)現(xiàn)運(yùn)算放大器建立時(shí)間的能力，在高速、高精度D-A轉(zhuǎn)換器、采樣保持電路、多路復(fù)用放大器中尤其重要。 適當(dāng)注意