日韩欧美自拍在线观看-欧美精品在线看片一区二区-高清性视频一区二区播放-欧美日韩女优制服另类-国产精品久久久久久av蜜臀-成人在线黄色av网站-肥臀熟妇一区二区三区-亚洲视频在线播放老色-在线成人激情自拍视频

電壓反饋運(yùn)算放大器中的頻率響應(yīng)誤差

出處：langfei 發(fā)布于：2007-05-25 10:42:43

反饋理論
基本的反饋電路如圖1所示，其中E是誤差電壓，β是反饋系數(shù)，A是前向增益。公式1和2支配電路的特性。
(1)VOUT=EA
(2)E=VIN-βVOUT
公式（公式3）和閉環(huán)增益公式（公式4）是靠公式1和2的合并得到的。
(3)E/VIN=1/(1+Aβ)
(4)VOUT/VIN=A/(1+Aβ)
在兩個(gè)公式中的量A　被稱為環(huán)路增益，它在反饋電路中有特殊意義。環(huán)路增益決定了用公式4所表示的反饋電路的穩(wěn)定性（當(dāng)A＝－1時(shí)，出現(xiàn)不穩(wěn)定或振蕩），并且決定著由公式3所表示的。和穩(wěn)定度是逆向相關(guān)的，即穩(wěn)定性隨著的增加而降低，反之亦然。在電壓輸入端接地（電流輸入打開）的情況下計(jì)算環(huán)路增益，這樣，輸入信號(hào)及其插入點(diǎn)（加上或減去輸入）對(duì)環(huán)路增益就不會(huì)有影響。這就意味著對(duì)于同相、反相或是差動(dòng)運(yùn)算放大器電路來(lái)說(shuō)，環(huán)路增益都是一樣的。圖2中表示出三種運(yùn)算放大器電路，而對(duì)于所有三種電路的環(huán)路增益都由公式5給出：
(5)Aβ=aRG/(RF+RG)
參數(shù)“a”是運(yùn)算放大器的開環(huán)增益，不應(yīng)把它同基本反饋電路（見圖1）中的前向增益“A”相混淆。運(yùn)算放大器的開環(huán)增益a隨著頻率升高而降低，并把它包含在前向增益A中；從而誤差隨頻率而增加，像公式3所表示的那樣。
公式6是公式4的對(duì)數(shù)形式，并把它繪制在圖3中。
(6)20log（VOUT/VIN)=20log(1+Aβ)
公式6的曲線假定在前向增益中包含一個(gè)極點(diǎn)，于是前向增益以－20dB/十倍頻程的斜率傾斜。如果在前向增益中包含更多的極點(diǎn)，則曲線傾斜得更快。閉環(huán)增益保持恒定，直到與前向增益曲線相交為止，然后它跟隨前向增益曲線以－1的斜率（－20dB/十倍頻程）下降。閉環(huán)增益在圖3所示曲線的視在交點(diǎn)處下降－3dB，但我們決不能讓工作點(diǎn)靠近交點(diǎn)，因?yàn)樵诮稽c(diǎn)頻率處誤差太大。正如公式6所定義的那樣，圖3中曲線之間的差值是20log（1＋Aβ），環(huán)路增益的β部分不隨頻率的改變而變化，因?yàn)樗请娮栊缘模ㄖ辽僭诒纠校沁\(yùn)算放大器的增益包含一個(gè)極點(diǎn)是使它成為增益下滑的主要原因。調(diào)整輸入信號(hào)為1V，使誤差電壓歸一化為E＝1/（1＋Aβ）；于是，在這些情況下，環(huán)路增益決定著由放大器增益的降低而引起的誤差。
 
圖4表示的是TLV247X運(yùn)算放大器的開環(huán)增益曲線，這是一幅運(yùn)算放大器的典型開環(huán)增益特性曲線，設(shè)法使這條曲線與數(shù)據(jù)表的規(guī)范聯(lián)系起來(lái)，我們就能計(jì)算差動(dòng)電壓增益（DVG）的直流截距。數(shù)據(jù)表中所給出的典型DVG曲線沒有表示出低頻數(shù)據(jù)，因而我們必須在曲線的直流截距處改造曲線。從圖4我們可以看出在100Hz處的DVG約為87dB，曲線線性部分的斜率為－20dB/十倍頻程（－6dB/倍頻程）；于是，如果倒退一個(gè)十倍頻程到10Hz，則DVG為87＋20＝107dB。如果再倒退一個(gè)倍頻程到5Hz，則DVG為107＋6＝113dB。在直流情況下，在數(shù)據(jù)表上把信號(hào)差模電壓放大倍數(shù)（AVD）規(guī)定為116dB的典型值。這兩種規(guī)范配合得相當(dāng)好是因?yàn)樵?Hz下DVG＝113dB，所以我們就認(rèn)為運(yùn)算放大器開環(huán)增益的數(shù)據(jù)表典型值等于116dB。AVD可保證的規(guī)范為90dB，從而為了把圖4轉(zhuǎn)變成保用的曲線，應(yīng)使典型曲線下降116dB－90dB＝26dB-即在f＝10Hz的情況下，107－26＝81dB。在表1中給出了新曲線的數(shù)據(jù)：
同相運(yùn)算放大器
同相的閉環(huán)增益為：
(7)VOUT/VIN=A/(1+Aβ)=a/[1+aRG/(RF+RG)]
當(dāng)把運(yùn)算放大器用于同相電路組態(tài)時(shí)，前向增益A等于運(yùn)算放大器的開環(huán)增益a。在公式8中，針對(duì)下列條件：閉環(huán)增益為2（6dB）、輸入信號(hào)是10Hz以及20log（a）＝81dB來(lái)計(jì)算20log（1＋Aβ），用公式9來(lái)計(jì)算誤差,且20log（1＋Aβ）＝20 log（1＋aβ）：
(8)20log(1+aβ)=20log(a)-20log(VOUT/VIN)=81dB-6dB=75dB
(9)E=1/(1+aβ)=1/10dB/20
對(duì)于10Hz的輸入信號(hào)，如果把閉環(huán)增益改變?yōu)?0（20dB），那么20log（1＋Aβ）＝61dB，而誤差為0.89mV。由于當(dāng)閉環(huán)增益增加時(shí)環(huán)路增益降低，所以誤差E會(huì)隨著閉環(huán)增益的增加而增加。當(dāng)把閉環(huán)增益維持在20dB且輸入信號(hào)的頻率增加到1000Hz時(shí)，誤差增加到89.1mV。由于運(yùn)算放大器的增益隨著頻率的增加而降低，該誤差會(huì)隨著信號(hào)頻率的增加而增加。如果把示波器的探頭跨接在運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端上，觀察到的差動(dòng)電壓是誤差電壓，并且人們能觀察到當(dāng)信號(hào)頻率增加時(shí)，誤差電壓也是增加的。
反相運(yùn)算放大器
反相閉環(huán)增益為：
(10)VOUT/VIN=A/(1+Aβ)=(-aRF)/(RF+RG)/[1+aRG/(RF+RG)]
反相運(yùn)算放大器電路的前向增益不等于運(yùn)算放大器的開環(huán)增益，而是通過(guò)增益設(shè)置電阻的組合來(lái)加以修改。當(dāng)閉環(huán)增益是2（6dB）時(shí)，RF＝2RG，電路的前向增益A為：
|A|=|aRF/(RF+RG)|=|ax2RG/(2RG+RG)|=2a/3(11)
在f＝10Hz的情況下，運(yùn)算放大器的開環(huán)增益為：
(12)a=1081/20=104.05
把開環(huán)增益按三分之二的系數(shù)降低，以得到前向增益：
(13)A=2a/3=2(11220.2)/3=7480.1
然后把前向增益換算成dB數(shù)：
A=20log(7480.1)=77.48dB (14)
用公式15代替公式6，這里用2倍（6dB）的閉環(huán)增益和10Hz的輸入信號(hào)來(lái)計(jì)算20log（1＋Aβ）：
20log(1+Aβ)=77.48dB-6dB
=71.48dB (15)
誤差以下式給出：
 
(16)E=1/(1+Aβ)=1/10dB/20=1071.48/20=1/3749.7=0.266mV
因?yàn)橥ㄟ^(guò)閉環(huán)增益前向增益被降低了，所以反相運(yùn)算放大器的誤差（在同樣的閉環(huán)增益和輸入信號(hào)頻率下）要比同相運(yùn)算放大器的誤差更大。對(duì)于閉環(huán)增益為10（20dB而RF＝10RG），且輸入信號(hào)為10Hz的情形，用下述公式來(lái)計(jì)算誤差：
|A|=|aRF/(RF+RG)|=|ax10RG/(10RG+RG)|=10a/11(17)
A=10a/11=10(11220.2)/11=10200.2(18)
A=20log(10200.2)=80.17dB (19)
20log(1+Aβ)=80.17dB-20dB
=60.17dB (20)
 
(21)E=1/(1+Aβ)=1/10dB/20=1060.17/20=1/1019.8=0.98mV
所以，誤差又隨著閉環(huán)增益的增加而增加，同時(shí)當(dāng)輸入信號(hào)的頻率增加時(shí)，誤差也會(huì)增加。
測(cè)量
誤差電壓在低頻下是很難測(cè)量的，因?yàn)樵诘皖l下這些電壓非常低，因而誤差的測(cè)量要在高頻下進(jìn)行。當(dāng)兩個(gè)誤差的測(cè)量隔開十倍頻程時(shí)，它們應(yīng)當(dāng)存在20dB的電壓差。在這類測(cè)量中，應(yīng)使測(cè)量?jī)x器保持在數(shù)量上，以便能很容易地重做這些測(cè)量。
 
把所研究的運(yùn)算放大器接成如圖2a所示的反相放大器，同時(shí)使增益為1（RF＝RG），把輸入電壓設(shè)為1V，并且從反相輸入端到地來(lái)測(cè)量這個(gè)電壓，被測(cè)的誤差電壓在fIN＝10kHz時(shí)為E＝2.83mV；而在fIN＝100kHz時(shí)為E＝28.3mV。可見,頻率增大10倍時(shí),其誤差電壓相差10倍，因而前向增益曲線的斜率是－20dB/十倍頻程。得到正確的斜率表明誤差測(cè)量多半是正確的，公式22在100kHz的輸入頻率下計(jì)算量（1＋Aβ）：
(1+Aβ)=1/E=1/0.0283=35.33(22)
對(duì)公式22取對(duì)數(shù)得公式23：
20log(35.33)=31dB (23)
對(duì)于非常大的A值，VOUT/VIN＝1/β。當(dāng)β＝1并且A非常大時(shí)，公式6簡(jiǎn)化為公式24：
（24）20log(A)=20log(1+Aβ)=31dB
公式25把前向增益與運(yùn)算放大器的增益相聯(lián)系：
(25) A=aRF/(RF+RG)=aRF/(RF+RF)=a/2
(26)a=2A=6dB+31dB=37dB
由數(shù)據(jù)表曲線、計(jì)算以及測(cè)量而得到運(yùn)算放大器開環(huán)增益（fIN＝100kHz）的三個(gè)值，這些值在表2中給出：
 
測(cè)量的數(shù)據(jù)支持?jǐn)?shù)據(jù)表典型曲線要比壞(保險(xiǎn))情況計(jì)算的數(shù)據(jù)支持好得多。有一些運(yùn)算放大器測(cè)得的誤差電壓其范圍從32mV到26mV，則這批運(yùn)算放大器具有比額定增益高得多的增益（高10dB），由于這不是總有的情形，所以使用表1中給出的壞情況的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)是慎重的。
結(jié)論
條結(jié)論是誤差在輸入信號(hào)頻率較高的情況下增加，這是因?yàn)樵陔妷悍答佭\(yùn)算放大器中，增益帶寬是不變的。
第二條結(jié)論是同相電路組態(tài)比反相電路組態(tài)有較低的誤差，并且這種誤差的差別在低的閉環(huán)增益下更大。
第三條結(jié)論是用單運(yùn)算放大器構(gòu)成的差動(dòng)放大器電路中的誤差，對(duì)于反相和同相輸入來(lái)說(shuō)是不同的，這個(gè)差別導(dǎo)致一些共模輸入電壓以差動(dòng)誤差電壓的形式饋通到輸出。在單運(yùn)放的差動(dòng)放大器中反相和同相輸入阻抗是不同的，于是這一點(diǎn)連同單運(yùn)算放大器的誤差放大作用，阻礙了實(shí)際應(yīng)用中單運(yùn)放差動(dòng)放大器的使用，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)使用多運(yùn)放差動(dòng)放大器或測(cè)量放大器。
存在著與放大器的增益a相關(guān)的相位移，而為了清楚起見，這些計(jì)算出來(lái)的結(jié)果忽略了那些相位移，由忽略這個(gè)反饋相位移而引入的誤差是很小的，并且除了在相交點(diǎn)附近（圖3）外，通常是可忽略的。然而在相交點(diǎn)的誤差是很大的，以至于很少有人讓運(yùn)放工作在那個(gè)位置。


  
關(guān)鍵詞：電壓反饋運(yùn)算放大器中的頻率響應(yīng)誤差

上一篇：用輸入箝位放大器來(lái)替代輸出箝位運(yùn)算放大器

下一篇：并口通訊的雙路高速可編數(shù)字及模擬信號(hào)源設(shè)計(jì)

版權(quán)與免責(zé)聲明

凡本網(wǎng)注明“出處：維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)”的所有作品，版權(quán)均屬于維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)必須注明維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)，http://www.hbjingang.com，違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。

本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品出處，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。

如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。

廣告
OEM清單文件： OEM清單文件
*公司名：
*聯(lián)系人：
*手機(jī)號(hào)碼：
QQ：
有效期：

掃碼下載APP，
一鍵連接廣大的電子世界。

在線人工客服

買家服務(wù)：
賣家服務(wù)：
技術(shù)客服：

0571-85317607

網(wǎng)站技術(shù)支持

13606545031

客服在線時(shí)間周一至周五
9:00-17:30

關(guān)注官方微信號(hào)，
第一時(shí)間獲取資訊。

建議反饋

聯(lián)系人：

聯(lián)系方式：

按住滑塊，拖拽到最右邊
>>
感謝您向阿庫(kù)提出的寶貴意見，您的參與是維庫(kù)提升服務(wù)的動(dòng)力！意見一經(jīng)采納，將有感恩紅包奉上哦！