運(yùn)算放大器之開環(huán)增益

　　圖1：開環(huán)增益變化導(dǎo)致閉環(huán)增益不確定性

　　輸出電平和輸出負(fù)載的變化是導(dǎo)致運(yùn)算放大器開環(huán)增益變化的最常見原因。開環(huán)增益中信號(hào)電平的變化會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)增益?zhèn)鬟f函數(shù)的非線性，也無(wú)法在系統(tǒng)校準(zhǔn)過(guò)程中去除。大多數(shù)運(yùn)算放大器都有固定負(fù)載，因此負(fù)載的AVOL變化一般不重要。但是，AVOL對(duì)輸出信號(hào)電平的靈敏度在負(fù)載電流較高時(shí)可能會(huì)上升。

　　非線性的嚴(yán)重程度在不同類型的器件中變化很大，數(shù)據(jù)手冊(cè)中一般不會(huì)明確規(guī)定。但是通常會(huì)規(guī)定最小AVOL，選擇高AVOL的運(yùn)算放大器可以將增益非線性誤差的發(fā)生概率降至最低。增益非線性的來(lái)源有很多，具體取決于運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)。其中一個(gè)常見來(lái)源是熱反饋(例如從熱輸出級(jí)反饋至輸入級(jí))。如果溫度變化是非線性誤差的唯一原因，減小輸出負(fù)載可能會(huì)有所幫助。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，需要在空載條件下測(cè)量非線性，然后與負(fù)載條件下進(jìn)行比較。

下圖2所示為測(cè)量直流開環(huán)增益非線性的示波器X-Y顯示測(cè)試電路。前文討論的與失調(diào)電壓測(cè)試電路相關(guān)的防范措施在該電路中也應(yīng)注意。放大器的信號(hào)增益設(shè)置為–1。開環(huán)增益定義為輸出電壓的變化除以輸入失調(diào)電壓的變化。但是，AVOL值較大時(shí)，實(shí)際失調(diào)電壓在整個(gè)輸出電壓擺幅內(nèi)可能只改變幾微伏。因此，采用10Ω電阻和RG(1 MΩ)組成的除法器時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓VY按以下公式計(jì)算：

　　選擇RG值是為了使VY獲得可測(cè)量的電壓，具體取決于VOS的預(yù)期值。

　　圖2：測(cè)量開環(huán)增益非線性的電路

　　±10 V斜波發(fā)生器輸出乘以–1的信號(hào)增益后，會(huì)使得運(yùn)算放大器輸出電壓VX在+10 V到–10 V之間擺動(dòng)。因?yàn)槭д{(diào)電壓添加了增益系數(shù)，所以需要增加失調(diào)調(diào)整電位計(jì)，將初始輸出失調(diào)設(shè)置為零。選擇的電阻值可以抵消高達(dá)±10 mV的輸入失調(diào)電壓。電位計(jì)的每一端都應(yīng)采用穩(wěn)定的10 V基準(zhǔn)電壓源(如AD688)，以防止輸出漂移。還應(yīng)注意，由于開環(huán)增益的轉(zhuǎn)折頻率較低，斜坡發(fā)生器頻率必須很低，可能不超過(guò)1Hz的幾分之一(例如，OP177為0.1Hz)。

　　圖2右側(cè)的坐標(biāo)圖所示為VY與VX的關(guān)系圖。如果不存在增益非線性，則圖中所示應(yīng)為斜率不變的直線，AVOL按以下公式計(jì)算：