![集成电路原理及应用(第3版)](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/317/679317/b_679317.jpg)
1.5 实际运放与理想运放的误差
实际集成运放不能达到完全“理想”的条件,而只能渐渐地趋于这些“理想”条件,也就是说“理想运放”是不存在的。实际运放和理想运放总存在着“偏差”,如实际集成运放的开环差模电压增益不是无穷大,而是一个有限值;实际集成运放的输入电阻不是无穷大;输出电阻不可能为零;失调电压、失调电流、温漂、噪声等不是零;共模抑制比不是无穷大,而为有限值等。随着集成电路技术的发展,在某一项或某几项集成电路的性能方面,实际集成运放越来越接近理想集成运放,但无论如何,实际集成运放和理想集成运放都会存在“偏差”,只不过不同的运放,“偏差”程度不同而已。本节以Ad、Ac和Uos等部分参数为例介绍实际集成运放和理想集成运放的误差。
1.5.1 Ad为有限值时实际运放和理想运放的误差
实际运放的Ad不是无穷大,而是有限值,实际运放和理想运放存在误差,“虚地点”要移动。下面分析运放的其他条件均为理想条件,只有Ad不理想即Ad为有限值时的情况。
当Ad为有限值时,集成运放的输出电压为
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0001.jpg?sign=1739258105-aZ46Uhplkv3EnXebufAo5vIFSMXaNqbE-0-0a16dc380d007c9ef23585b854ec2e88)
而理想运放的U--U+=0,所以实际集成运放的“虚地点”要产生移动。图1-5-1等效于在实际运放里面套有一个理想运放,。
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0005.jpg?sign=1739258105-sUvBdx2B9hofusdRpxmejiwdE9gx7clH-0-756469a7d367575a1beb9bebebf33cbc)
图1-5-1 考虑Ad影响后的实际运放模型
由图1-5-1可知
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0003.jpg?sign=1739258105-w7JJD8kyXVXiMFxz79DiSGugwXUNvmym-0-f49b497aa7b1ca7f9220d4eee5ac1149)
式(1-5-4)可整理为
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0004.jpg?sign=1739258105-1wSfcDRf1MxiiWwMmrXmPIe919wbVev2-0-976cd83fc0e5e135f4c2cad5d8d57b3b)
由式(1-5-3)可得
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0006.jpg?sign=1739258105-vZmj2JRVVC03JGUFNAiwNKe1yg5txpvD-0-ef67627f5553014c220103a7204535d0)
式(1-5-6)表明,实际运放的虚地点不在M点,而是移动到N点。所以,当Ad为有限值时分析运放电路,要用图1-5-1所示的运放电路。
1.5.2 Ac为有限值时实际运放和理想运放的误差
下面再讨论运放的其他参数为理想条件,而Ac和Ad不是理想条件的情况,即Ac不为零,Ad为有限值。
当Ad为有限值、Ac不为零时,集成运放的输出电压为
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0007.jpg?sign=1739258105-xDI3SquZjOSgpOPYoQzPivUzT07Q7SYa-0-d21a6a6dffe5b25e73da500dc0d44cdb)
将CMRR=代入得
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0009.jpg?sign=1739258105-sTrSOqpr9wHYO5b8afP0ZAvozFUQbAJp-0-424fa1614d893f0a72f05a6a322cd1b8)
令,
,则得
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0012.jpg?sign=1739258105-H2je2Cl3q937qSYUVE0wmOPKdfCf2PNq-0-6a75db5d5819eddc827ceb268dc7eede)
而理想运放U--U+=0。所以,当同时考虑Ad为有限值、Ac不为零时,虚地点要再次发生移动,如图1-5-2所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0006.jpg?sign=1739258105-p4VknbO3vb4Jk8zBNQPaA3u6U4pgM0PE-0-0202c437fc3ab48e83a0a55a0cd8fde7)
图1-5-2 考虑Ad,Ac影响后的实际运放模型
下面再求虚地点的位置,由图1-5-2可得
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0001.jpg?sign=1739258105-CFeMD1TKtlOS5RZSmBFnNy2ZmaDXh2tJ-0-d6fa9eb674b1eba1ffee4cf71ec92c71)
整理式得
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0002.jpg?sign=1739258105-e8r6cXsLPvBaco1CzGmePEh7gK0hLRMe-0-e08520f416ae381470d2fe6090c51e04)
由式(1-5-9),可得
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0003.jpg?sign=1739258105-ZQog7n8wlBjkoqRu6YwTvoUlzd0nJNxt-0-8b5558cd1ee4dd29e06b85f580b258fb)
式(1-5-12)表明,实际运放的虚地点不在M点,而是移动到了P点。所以,当Ad为有限值、Ac不为零时分析运放电路,要用图1-5-2所示的运放电路。
1.5.3 Uos不为零时实际运放和理想运放的误差
下面再讨论运放的其他参数为理想条件,而Uos不是理想条件的情况,即Uos不为零的情况。
理想的运放电路,当零输入时,应是零输出,但实际运放电路并非如此,当零输入时,输出并不为零。
当Uos不为零、同时考虑Ad为有限值时,集成运放的输出电压为
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0004.jpg?sign=1739258105-DxEJsZolZH0S4icDLPykZMwGhqAymQDR-0-a5255eb406dc1cb6738541724eeaa7da)
如果再假定Ad为无穷大,则有
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0005.jpg?sign=1739258105-famsDVivu586Or5qB3yxBJXzf9dnQIHY-0-b38b7b41ee4268a254186d94e1271d16)
因此引入失调电压Uos后,实际集成运放的虚地点要从M点移到Q点,如图1-5-3所示。所以,当Uos不为零时分析运放电路,要用图1-5-3所示的运放电路。
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0007.jpg?sign=1739258105-YSxXH9CkwltudTD9ddReQHgfoV4Uxt4k-0-1cd55327a043c128ad354f5e62141733)
图1-5-3 考虑Uos存在后的实际运放等效模型
当同时考虑Ad为有限值、Ac不为零、Uos不为零时,实际运放的等效电路如图1-5-4所示。如果再考虑实际运放的其他参数的影响,“虚地点”还将进一步移动。
![](https://epubservercos.yuewen.com/6CD378/3590437004573701/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0008.jpg?sign=1739258105-ZdMgHTivu9OIvTmkYizqoSPZk2vTWVZP-0-5cdf46ada48c2bea615fdcdad530814b)
图1-5-4 考虑Ad,Ac,Uos影响后的实际运放模型