运算放大器之开环增益

　　图1：开环增益变化导致闭环增益不确定性

　　输出电平和输出负载的变化是导致运算放大器开环增益变化的最常见原因。开环增益中信号电平的变化会导致闭环增益传递函数的非线性，也无法在系统校准过程中去除。大多数运算放大器都有固定负载，因此负载的AVOL变化一般不重要。但是，AVOL对输出信号电平的灵敏度在负载电流较高时可能会上升。

　　非线性的严重程度在不同类型的器件中变化很大，数据手册中一般不会明确规定。但是通常会规定最小AVOL，选择高AVOL的运算放大器可以将增益非线性误差的发生概率降至最低。增益非线性的来源有很多，具体取决于运算放大器的设计。其中一个常见来源是热反馈(例如从热输出级反馈至输入级)。如果温度变化是非线性误差的唯一原因，减小输出负载可能会有所帮助。为了验证这一点，需要在空载条件下测量非线性，然后与负载条件下进行比较。

下图2所示为测量直流开环增益非线性的示波器X-Y显示测试电路。前文讨论的与失调电压测试电路相关的防范措施在该电路中也应注意。放大器的信号增益设置为–1。开环增益定义为输出电压的变化除以输入失调电压的变化。但是，AVOL值较大时，实际失调电压在整个输出电压摆幅内可能只改变几微伏。因此，采用10Ω电阻和RG(1 MΩ)组成的除法器时，节点电压VY按以下公式计算：

　　选择RG值是为了使VY获得可测量的电压，具体取决于VOS的预期值。

　　图2：测量开环增益非线性的电路

　　±10 V斜波发生器输出乘以–1的信号增益后，会使得运算放大器输出电压VX在+10 V到–10 V之间摆动。因为失调电压添加了增益系数，所以需要增加失调调整电位计，将初始输出失调设置为零。选择的电阻值可以抵消高达±10 mV的输入失调电压。电位计的每一端都应采用稳定的10 V基准电压源(如AD688)，以防止输出漂移。还应注意，由于开环增益的转折频率较低，斜坡发生器频率必须很低，可能不超过1Hz的几分之一(例如，OP177为0.1Hz)。

　　图2右侧的坐标图所示为VY与VX的关系图。如果不存在增益非线性，则图中所示应为斜率不变的直线，AVOL按以下公式计算：