運算放大器之開環增益

如果存在非線性,AVOL會隨著輸出信號變化而動態變化。開環增益非線性的近似值根據輸出電壓范圍內的AVOL最大值和最小值計算,公式如下:

閉環增益非線性用開環增益非線性乘以噪聲增益NG計算得出,公式如下:

理想狀態下,VOS和VX的關系圖是一條斜率不變的直線,斜率的倒數為開環增益AVOL。斜率為零的水平線表示開環增益無限大。實際運算放大器中,由于存在非線性和熱反饋等因素,斜率會在輸出范圍內發生變化。實際上,斜率甚至可以改變符號。
圖3所示為OP177精密運算放大器中VY(以及VOS)與VX的關系圖。圖中所示為2 kΩ和10 kΩ兩種負載下的關系圖。斜率的倒數根據端點計算,AVOL平均值約為800萬。經測量,AVOL在輸出電壓范圍內的的最大值和最小值分別約為910萬和570萬。對應的開環增益非線性約為0.07 ppm。因此,噪聲增益為100時,對應的閉環增益非線性約為7 ppm。

圖3:OP177增益非線性
當然,這些非線性測量方法在高精度直流電路中最為適用。但是也適合音頻之類帶寬較寬的應用。例如,圖2中的X-Y顯示技術可以輕松顯示設計不當的運算放大器輸出級的交越失真。
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