开环增益(怎么求开环增益)
开环增益(怎么求开环增益)
本篇讨论放大器参数是在工程师选型时,存在感很低的开环增益(或大信号增益)。
1.开环增益与大信号电压增益定义
开环增益(Open-Loop Gain,AVO或Avol),是指不具负反馈情况下(开环状态),放大器的输出电压改变量与两个输入端之间电压改变量之比。常以dB为单位。数据手册的参数表中,通常给出直流条件下的开环增益值,另外提供开环增益随频率变化而变化的曲线。如图2.68,为ADA4077开环增益与频率的关系。这个曲线必须重视,它会在多个交流参数的评估中使用。
图2.68 ADA4077开环增益与频率关系图
与开环增益近似的参数是大信号电压增益(Large Signal Voltage Gain,AV),定义为电路开环状态下,输出电压变化量与两个输入端之间电压变化量的比值。如图2.2,ADA4077的大信号电压增益为130dB(典型值)。二者的区别在于大信号电压增益AV,默认为有输出负载。它通常作为一种测试条件,用于输出阻抗、总谐波失真加噪声等参数的测试中。
图2.2 ADA4077 输入特性参数
2 开环增益仿真
在开环增益的电路仿真中,使用通用放大器模型,与真实放大器模型存在明显区别。如图2.69为通用放大器模型,增益为-1倍,反相输入端网络b,与反馈端网络a处于断开状态。
图2.69通用放大器模型开环增益仿真电路
AC分析结果如图2.70,从10mHz至3Hz范围的开环增益为120dB,频率超过10Hz之后,频率每增加10倍开环增益衰减20dB,频率到10MHz处开环增益为0dB。
图2.70通用放大器模型放大器开环增益AC分析结果
图2.69放大器的反相输入端缺少偏置电流回路,所以正确的仿真电路如图2.71。ADA4077反相输入端(b节点)与反馈端(a节点)之间串联大电感L1,在直流条件下a、b节点视为短路,交流状态下视为断路,满足ADA4077的直流工作点和开环增益仿真需求。
图2.71 ADA4077开环增益仿真电路
AC分析结果如图2.72,与图2.68 ADA4077在±15V供电条件下的开环增益与频率图近似相同。
图2.72 ADA4077开环增益AC分析结果
3 开环增益对线性度影响
开环增益对电路直流性能的影响,体现在它导致闭环增益的非线性。根据反馈理论闭环增益为式2-42。
其中,β为反馈系数。噪声增益Gn为β的倒数,因此闭环增益可以表示为式2-43。
当开环增益无穷大时,闭环增益就等于噪声增益(同相放大的信号增益)。然而真实放大器的开环增益存在限制,所导致闭环增益的误差近似为式2-44。
以一款开环增益为120dB(1000000倍)的放大器为例,噪声增益为100时,闭环增益误差为0.01%。如果开环增益保持不变,那么无须测量直接标定处理0.01%的增益误差。但是开环增益受到工作环境影响产生变化时,便会引起闭环增益的不确定度。当示例中的放大器受工作环境影响,开环增益下降到100dB时,闭环增益误差变为0.1%,即闭环增益误差的不确定度为0.99%。
改变输出电压和输出负载是引起开环增益变化的常见原因。在已定的电路中放大器的负载是固定的,因此开环增益受负载影响不大。但是开环增益对输出信号电压响应随负载电流增大而增大。开环增益和信号电压的变化又会导致闭环增益的非线性,这种非线性也无法通过系统标定解决。
每个器件的非线性变化不相同,数据手册也不会提供该参数。因此只有选择开环增益值较大的放大器,可以减小增益非线性误差发生概率。但是产生增益非线性的原因很多,其中最常见的热反馈。当温度变化是造成非线性误差的唯一原因时,降低负载将会有所帮助。
如图2.73,开环增益非线性度的测量电路,增益设置为-1。根据开环增益的定义,当开环增益很大时,对应于整个输出电压变化范围的输入失调电压只有几毫伏。因此,使用10Ω电阻与Rg(1MΩ)分压,得到节点电压VY满足式2-45。
其中,根据期望的Vos值选择Rg的大小。
图2.73开环增益非线性度测量电路
当输入幅值为±10V的锯齿波信号,通过增益为-1倍电路,输出信号Vo电压在-10~+10V。由于放大器有失调电压,通过电位计将初始输出电压调整为0V。该电路的开环增益为式2-46。
如果电路存在非线性,那么开环增益将随输出信号的幅值变化而变化。开环增益非线性度根据开环增益的最大值和最小值计算如式2-47。
闭环增益的非线性度是开环增益非线性度与噪声增益的乘积,如式2-48。
理想情况下,输入失调电压和输出电压的关系是斜率为常数的直线,并且开环增益等于斜率的倒数。斜率为零时,对应的开环增益无穷大。对于真实放大器,该斜率总受非线性、热反馈等因素的影响,在整个输出范围内变化,甚至改变符号。
作者:郑荟民
公众号:放大器参数解析与LTspice仿真
声明:本文由作者原创,文章内容系作者个人观点,电子发烧友网转载仅作为传达一种不同的观点,不代表电子发烧友网对该观点的赞同或支持,如有异议,欢迎联系电子发烧友网。
芭蕉不展丁香结同向春风各自愁意思(霜树尽空枝,肠断丁香结的意思)芭蕉不展丁香结同向春风各自愁意思(霜树尽空枝,肠断丁香结的意思)创202106091127不易明影视捕手甄嬛传这部古装剧,虽然是杜撰的后宫故事,但剧中的人情世故,爱恨纠葛,往往使人
三国故事的成语(历史故事的成语)三国故事的成语(历史故事的成语)创201609301127夜狼文史工作室也许你对三国浪潮里各种英雄人物有着深入了解,也许你对三国风云中各种传说演义有着全面掌握,也许你对三国时代间各
李四光是什么家(李四光的简介)李四光是什么家(李四光的简介)李四光,原名李仲揆,著名的地质学家,1889年10月26日出生在湖北黄冈回龙山下张家湾村。村子前面有一块很大的坪坝,是村民们堆柴打场的好地方,自然也是
讲历史人物故事(历史上的八大神奇人物)讲历史人物故事(历史上的八大神奇人物)有着几千年历史记载的中国,出现了很多帝王将相侯!但最让人琢磨不透也让后人羡慕的八大神秘人物,他们到底是人还是神呢?一鬼谷子!上下五千年他是第一
科普下奏流水以何惭句式关于到现在奏流水以何惭句式这个话题相信很多小伙伴都是非常有兴趣了解的吧因为这个话题也是近期非常火热的那么既然现在大家都想要知道奏流水以何惭句式小编也是到网上收集了一些与奏流水以何惭
知识孰能无过的上一句是什么?关于到现在孰能无过的上一句是什么?这个话题相信很多小伙伴都是非常有兴趣了解的吧因为这个话题也是近期非常火热的那么既然现在大家都想要知道孰能无过的上一句是什么?小编也是到网上收集了一
力不从心是什么意思(中华典故丨力不从心)力不从心是什么意思(中华典故丨力不从心)力不从心是一个成语,读音是lbcngxn,意思是指心里想做某事,但是力量不够。力不从心典出后汉书班超传如有卒暴,超之气力不能从心,便为上损国
力不从心什么意思(力不从心什么意思解释)力不从心什么意思(力不从心什么意思解释)力不从心是一个成语,读音是lbcngxn,意思是指心里想做某事,但是力量不够。力不从心典出后汉书班超传如有卒暴,超之气力不能从心,便为上损国
masayumechasingboa(masayumechasing酷我音乐)masayumechasingboa(masayumechasing酷我音乐)史上最强科目三攻略!!!本人驾考三年期限到了,因为疫情加三个月,不然我就过期了。昨天科三科四满分一把过
五鬼传奇(变态传奇)五鬼传奇(变态传奇)析新白娘子传奇跟随青白蛇的五鬼传奇201709020951九霄雷池新白娘子传奇白素贞与许仙恩爱情深为人乐道,侍女小青姐妹情深让人钦佩,但是别忘了,她们背后还有五
淘宝总部(淘宝公司在哪里注册的)淘宝总部(淘宝公司在哪里注册的)揭秘阿里巴巴总部大厦,马云风水宝地,群龙聚首之地201809101654闻舞视界这个教师节最为瞩目老师当属马云,在他54周岁生日这天,宣布了未来的退
流鼻血的正确止血方法(流鼻血止血小窍门)流鼻血的正确止血方法(流鼻血止血小窍门)日常生活中流鼻血是一种常见现象,遇到流鼻血的状况时你会怎么做呢?先仰起头是很多人在发现流鼻血后下意识会做的动作。可是,网上却有传言说流鼻血时
皮夹克怎么保养(皮衣怎样清洗保养)皮夹克怎么保养(皮衣怎样清洗保养)皮夹克不比普通的衣物,随便洗都可以,皮夹克是真皮制品,因此显得比较娇贵,清洗不当很容易就报废了,那么,皮夹克怎么清洗呢?针对不同材质的皮革我们要采
皮夹克保养(皮衣怎样清洗保养)皮夹克保养(皮衣怎样清洗保养)皮夹克不比普通的衣物,随便洗都可以,皮夹克是真皮制品,因此显得比较娇贵,清洗不当很容易就报废了,那么,皮夹克怎么清洗呢?针对不同材质的皮革我们要采用不
王俊凯喜欢什么样的女生(王俊凯喜欢姓什么的女孩)王俊凯喜欢什么样的女生(王俊凯喜欢姓什么的女孩)暗恋王俊凯的故事上热搜,这个女生应该会被王俊凯记住吧!关于这个暗恋的故事应该有很多人看到吧,原文章在几年前就被女生发在网上了,只是想
素圈戒指(什么是素圈戒指)素圈戒指(什么是素圈戒指)成年人的手指才需要五彩斑斓。前几天孙莉又替女儿营业了,美照中的多多戴了一手的自制戒指。不得不说,小姑娘真是心灵手巧,塑料戒指图案和款式不一,妥妥是走在时髦
绿茶功效与作用(长期饮用绿茶的副作用)绿茶功效与作用(长期饮用绿茶的副作用)中国饮茶已经有4000多年历史,陆羽茶经提到茶之为饮,发乎神农氏,闻于鲁周公。早在神农时期,茶及其药用价值已被发现,并由药用逐渐演变成日常生活
玻璃胶怎么用(如何去除玻璃胶)玻璃胶怎么用(如何去除玻璃胶)洗手池边玻璃胶长霉发黑?别用钢丝球刷,教你正确的做法,省事!相信我们很多朋友在家庭装修的时候,尤其是水槽边缘或者说我们的坐便器下底部边缘安装的时候可能
玻璃胶怎么清洗(玻璃胶弄手上怎么洗掉怎么去除)玻璃胶怎么清洗(玻璃胶弄手上怎么洗掉怎么去除)摘要作为居家达人,玻璃胶是必不可少的好货,是居家清洁对抗死角的好帮手,制胜法宝,KMPC奇迹去霉啫喱,使用日本进口原料深度加工的增稠剂
elizabetharden(伊丽莎白雅顿系列产品)elizabetharden(伊丽莎白雅顿系列产品)近迪丽热巴和杨洋的新剧你是我的荣耀正在热播,这对集颜值演技以及cp感于一身的高质量情侣实在太吸睛养眼,剧情也被赞高度还原原著,甜
明日边缘好看吗(明日边缘详细剧情)明日边缘好看吗(明日边缘详细剧情)期档终于来了!!!但受疫情影响,这两年的战场也早早从院线票房转移到了网络播放量。迟到总比没到强,这不,今年的大战也在流媒体上悄然打响。这第一枪来势
光明新区邮编(光明房价为什么猛涨)光明新区邮编(光明房价为什么猛涨)科学城项目是深圳市近年来体量最大的土地整备项目涉及5个居民集中居住区13个工业园70多家企业项目需拆除建筑物1205栋面积达45。03万平方米涉及