模擬電路網絡課件 第三十八節:實際運算電路的誤差分析

8.2? 實際運算電路的誤差分析

一、?AVD、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論之間必然存在誤差，即產生了運算誤差。

集成運放的Avd和Rid為有限值時，對運算電路將引起誤差，現以圖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

解之可得

其中

當vS2=0，圖1即為反相比例運算電路。此時上式變為

通常用AVDRidR￠1>>Rf(R￠1+R2+Rid)，利用近似公式（|x|<<1時 ）上式可化簡為

閉環電壓增益

反相比例運算電路的理想閉環增益為

由此可得相對誤差

上式說明，AVD和Rid越大，AVF越接近理想值，產生的誤差也越小。d<0說明實際值比理想值的絕對值小。按類似方法可以分析同相比例運算電路。

二、共模抑制比對放大電路的影響

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。

誤差分析：

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。通常 ， ，

因此上式簡化為 　

三、?輸入失調電壓、電流的影響

輸入失調電壓VIO、輸入失調電流IIO不為零時，運算電路的輸出電壓將產生誤差。根據VIO和IIO的定義，將運放用圖1來等效，其中小三角符號內代表理想運放。

圖 1

圖 2

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，輸出電壓變為

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及溫漂小的高精度、超高精度運放，或將時間常數適應選大些。也可以在輸入級加調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。

?