失調(diào)電壓與開環(huán)增益—它們是表親
所有人都知道失調(diào)電壓，對吧？在圖 1a 所示最簡單的 G=1 電路中，輸出電壓是運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓。失調(diào)電壓被建模為與一個(gè)輸入端串聯(lián)的DC電壓。在單位增益中，G=1 時(shí)，失調(diào)電壓直接傳遞至輸出。在右側(cè)高增益電路中，輸出電壓為1000?Vos，沒錯(cuò)吧？
好吧，差不多是這樣，但不完全。理解這種“不完全”，可幫助你了解你運(yùn)算放大器電路的誤差。
在第一種情況下，輸出電壓非常接近基準(zhǔn)電源（我們假設(shè)±電源）。它是我們定義和測試失調(diào)電壓的輸出電壓。但在第二種情況下，輸出電壓可能為幾伏，其假設(shè)失調(diào)電壓為幾毫伏。這要求在運(yùn)算放大器輸入端有少量額外差分電壓，以形成輸出擺動(dòng)（具體根據(jù)該放大器的開環(huán)增益）。讓我們來進(jìn)行一些具體的計(jì)算：
如果DC開環(huán)增益為100dB，則其相當(dāng)于1/10^(100dB/20) = 10uV/V。因此，每從基準(zhǔn)電源輸出擺動(dòng)1伏，輸入電壓必須改變10uV。可把它看作是隨DC輸出電壓變化的失調(diào)電壓。輸出擺動(dòng)9伏，其變化為90uV。或許，這種變化對于你的電路來說不足為道，也可能會(huì)有影響。
重點(diǎn)是，把有限開環(huán)增益看作是隨輸出電壓變化而變化的失調(diào)電壓，可為估計(jì)誤差提供一種直觀的方法。另外，這種誤差的特性也有關(guān)系。為了測試失調(diào)電壓和開環(huán)增益，我們使用一種特殊的雙運(yùn)算環(huán)路。利用它，我們可以控制輸出電壓，并測量失調(diào)電壓。如果我們從全輸出范圍整體來看輸出電壓，這種失調(diào)電壓變化情況看起來有點(diǎn)像圖2。
請注意，最大的失調(diào)電壓變化往往出現(xiàn)在輸出極值時(shí)，接近正負(fù)軌。運(yùn)算放大器“全力”產(chǎn)生其最大輸出。在中間部分，增量開環(huán)增益更高，然后下降接近軌附近的輸出。正如對電路所做的計(jì)劃那樣，確實(shí)是這種情況。當(dāng)你把運(yùn)算放大器推向其擺動(dòng)極限時(shí)，失調(diào)電壓會(huì)更劇烈地上升。
并非所有運(yùn)算放大器制造商對AOL的規(guī)定都相同。我們的精密運(yùn)算放大器經(jīng)過開環(huán)增益測試，在一個(gè)較大的輸出擺動(dòng)范圍求其平均值，以實(shí)現(xiàn)良好的線性運(yùn)行（圖2中紅色線條）。它的規(guī)格表如下：
當(dāng)運(yùn)算放大器超負(fù)荷工作時(shí)（形成更大的失調(diào)電壓），輸出擺動(dòng)更接近軌。有時(shí)，我們所列出的輸出擺動(dòng)會(huì)不同于表A。例如，表B的輸出擺動(dòng)表明了輸入過大的輸出電壓。在我們運(yùn)算放大器開發(fā)組，它被戲稱為“沖撞規(guī)格”，意思是輸入過大，一路沖撞到軌。
兩種規(guī)格都有用，具體取決于你應(yīng)用的要求。關(guān)鍵是理解并小心解讀各種規(guī)格。