AVO、Rid對運算電路的影響
前面討論的基本運算電路中,將集成運放看成理想的,而實際的集成運放并非如此。因此,實際工作情況與理想化分析所得的結(jié)論之間必然存在誤差,即產(chǎn)生了運算誤差。
圖 1 差分輸入電路
集成運放的Avd和Rid為有限值時,對運算電路將引起誤差,現(xiàn)以圖1所示的運算放大電路為例來討論,用圖2電路來等效,
由此可列出如下方程
圖2 Avd、Rid產(chǎn)生運算誤差電路
解之可得
其中
當vS2=0,圖1即為反相比例運算電路。為
通常用AVDRidR1>>Rf(R1+R2+Rid),利用近似公式(|x|<<1時 )上式可化簡為
閉環(huán)電壓增益
反相比例運算電路的理想閉環(huán)增益為
由此可得相對誤差
上式說明,AVD和Rid越大,AVF越接近理想值,產(chǎn)生的誤差也越小。按類似方法可以分析同相比例運算電路。
共模抑制比KCMR對運算電路的影響
以同相運算放大電路為例,集成運放的共模抑制比KCMR為有限時,對運算電路引起的誤差近似為
由此可見,AVD和KCMR越大,誤差越小,AVF越接近理想情況下的值。
誤差推導(dǎo)過程
由圖1的電路有
差模輸入電壓為
共模輸入電壓為
運算放大電路總的輸出電壓為
理想情況下, ,由此求得相對誤差
式中 為電壓反饋系數(shù)。通常
,
,
因此上式簡化為
輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流對運算電路的影響
輸入失調(diào)電壓VIO、輸入失調(diào)電流IIO不為零時,運算電路的輸出電壓將產(chǎn)生誤差。根據(jù)VIO和IIO的定義,將運放用圖1來等效,其中小三角符號內(nèi)代表理想運放。
利用戴維南定理和諾頓定理可將兩輸入端化簡,如圖2所示,則
因為 ,有
,則由上兩式求出
由于電路中兩輸入端均接地,在VIO、IIB和IIO作用下,產(chǎn)生的輸出電壓VO即是絕對誤差。
若R2=R1//Rf,由IIB引起的誤差可以消除,輸出電壓變?yōu)?BR>
由上式可見, 和R2越大,VIO和IIO引起的輸出誤差電壓也越大。
當用作積分運算時,因電容C代替Rf,輸出誤差電壓為
則
由上式可見,積分時間常數(shù)t=R1C越小或積分時間越長,誤差越大。減小誤差的辦法是選用失調(diào)及溫漂小的高精度、超高精度運放,或?qū)r間常數(shù)適應(yīng)選大些。也可以在輸入級加調(diào)零電位器或在輸入端加一補償電壓或補償電流,以抵消VIO和IIO的影響,使vO(t)為零。