实际运算电路的误差分析

2011-07-12 16:14:13来源: 互联网
实际运算电路误差分析

一、 AVD、Rid对运算电路的影响

前面讨论的基本运算电路中,将集成运放看成理想的,而实际的集成运放并非如此。因此,实际工作情况与理想化分析所得的结论之间必然存在误差,即产生了运算误差。

集成运放的Avd和Rid为有限值时,对运算电路将引起误差,现以图1所示的运算放大电路为例来讨论,用图2电路来等效,

 由此可列出如下方程

解之可得

其中

当vS2=0,图1即为反相比例运算电路。此时上式变为

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

闭环电压增益

反相比例运算电路的理想闭环增益为

由此可得相对误差

上式说明,AVD和Rid越大,AVF越接近理想值,产生的误差也越小。d<0说明实际值比理想值的绝对值小。按类似方法可以分析同相比例运算电路。

二、共模抑制比对放大电路的影响

以同相运算放大电路为例,集成运放的共模抑制比KCMR为有限时,对运算电路引起的误差近似为

由此可见,AVD和KCMR越大,误差越小,AVF越接近理想情况下的值。

误差分析:

由图1的电路有

差模输入电压为

 

共模输入电压为

运算放大电路总的输出电压为

理想情况下, ,由此求得相对误差

式中 为电压反馈系数。通常

因此上式简化为  

三、 输入失调电压、电流的影响

输入失调电压VIO、输入失调电流IIO不为零时,运算电路的输出电压将产生误差。根据VIO和IIO的定义,将运放用图1来等效,其中小三角符号内代表理想运放。

图 1

图 2

 

利用戴维南定理和诺顿定理可将两输入端化简,如图2所示,则

因为 ,有,则由上两式求出

    由于电路中两输入端均接地,在VIO、IIB和IIO作用下,产生的输出电压VO即是绝对误差。

若R2=R1//Rf,由IIB引起的误差可以消除,输出电压变为

由上式可见,和R2越大,VIO和IIO引起的输出误差电压也越大。

当用作积分运算时,因电容C代替Rf,输出误差电压为

   

由上式可见,积分时间常数t=R1C越小或积分时间越长,误差越大。减小误差的办法是选用失调及温漂小的高精度、超高精度运放,或将时间常数适应选大些。也可以在输入级加调零电位器或在输入端加一补偿电压或补偿电流,以抵消VIO和IIO的影响,使vO(t)为零。

关键字:实际  实际运算  运算电路  误差

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0712/article_10525.html
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