运放参数的详细解释和分析-part15,开环增益Aol

       理想运放的开环增益Aol是无穷大的。这是我们在模电课本上学到的运放的一条基本知识。但现实总是残酷的,残酷到所有的运放的开环增益都不是无穷大,它是一个有限值。这个有限制会引起它的一个问题。本文要讨论的另一个问题是增益带宽积,其实更想多说的一点是增益带宽的那条曲线。

       在不具负反馈情况下(开环路状况下),运算放大器的放大倍数称为开环增益,简称AOL。这句话简单的定义了运放的开环增益。实际的运放的开环增益,有高有低,并且会随温度变化,这是我们不想看到的。

       先说说开环增益带来的不良影响。开环增益为有限值的坏处不只是说明运放都不是理想的。它会带来一个常被人们忽略的问题——误差。

        下图是OPAl369的datasheet中给出的关于开环增益的参数,首先映入眼帘(小学作文常用词)的是开环增最典型值为134dB,最小值为114dB。这说明一点,同一型号的一大批运放,它们各自的开环增益是有一定分布的。

第二项映入眼帘的是运放的开环增益会随温度变化而变化。当然是变坏了。在整个运放的使用范围里最小值可能达到90dB.

下面我们计算一个Aol对放大电路的影响。如下图是常见的同相比例放大电路。

 

如果考虑进Aol,则它的电压增益为

当假设Avol为无穷大时,则上述放大电路的增益化简为

上面是模电课本中讲到的内容。但如果我们较真儿一下,计算一下 Avol的影响,当Avol为典型值134dB时,上面电路的增益为:

误差为:

这个结果还不错差,相当于20ppm的误差。

如果在宽温度范围下应用,最坏情况呢,当Avol在over temperature时为最小值90dB时,增益误差为下面的计算结果。

Oah, 麦噶敦。千分之三的误差,对于16位ADC,这相当于200 codes。真是不小的值啊。

因此对于Aol我们可以得出这样的结论,

(1)    不能轻视它,它确实影响了运放的直流误差,在以前的part中提到过。

(2)    它是随温度变化的,并且在最坏情况下,它带的误差可真不小。

(3)    低开环增益的运放不适合高精度的放大。

         如bruce 的博客中写到Aol和offset是表姐妹。把有限开环增益看作是随输出电压变化而变化的失调电压,可为估计误差提供一种直观的方法。如果DC开环增益为100dB,则其相当于1/10^(100dB/20) = 10uV/V。因此,输出摆动1伏,输入电压必须改变10uV。可把它看作是随DC输出电压变化的失调电压。输出摆动9伏,其变化为90uV。或许,这种变化对于你的电路来说不足为道,也可能会有影响。

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