开环增益（怎么求开环增益）
开环增益(如何找到开环增益)
本文讨论的放大器参数是开环增益(或大信号增益)，当工程师选择类型时，该增益非常低。
1.开环增益和大信号电压增益的定义
开环增益(AVO或Avol)是指放大器的输出电压变化与无负反馈(开环状态)的两个输入端之间的电压变化之比。通常以分贝为单位。在数据手册的参数表中，通常给出DC条件下的开环增益值，并给出开环增益随频率变化的曲线。图2.68显示了ADA4077的开环增益和频率之间的关系。必须注意这条曲线，它将用于评估多个交流参数。
图2.68 ada 4077开环增益与频率的关系图
近似开环增益的参数是大信号电压增益(AV)，定义为电路开环状态下输出电压变化与两个输入端之间电压变化的比值。如图2.2所示，ADA4077的大信号电压增益为130分贝(典型值)。两者的区别在于大信号电压增益AV，默认为输出负载。它通常用作测试条件来测试输出阻抗、总谐波失真和噪声等参数。
2.2 ada 4077的输入特性参数
2开环增益模拟
在开环增益的电路仿真中，一般的放大器模型与真实的放大器模型明显不同。如图2.69所示，通用放大器模型的增益为-1倍，反相输入网络B与反馈网络a断开。
图2.69通用放大器模型开环增益仿真电路
交流分析结果如图2.70所示。10mHz至3Hz的开环增益为120dB。频率超过10Hz后，开环增益每增加10倍频率衰减20dB，10Hz时开环增益为0dB。
图2.70通用放大器模型放大器开环增益交流分析结果
图2.69放大器的反相输入缺少偏置电流环路，因此正确的模拟电路如图2.71所示。大电感L1串联在ADA4077的反相输入端(节点B)和反馈端(节点A)之间。在DC条件下，节点A和B被视为短路，在交流条件下，它们被视为开路，满足ADA4077的DC工作点和开环增益的仿真要求。
图2.71 ADA4077开环增益模拟电路
交流分析结果如图2.72所示，与图2.68中Ada4077在15V电源下的开环增益和频率图大致相同。
图2.72 ada 4077开环增益的交流分析结果
3.开环增益对线性度的影响
开环增益对电路DC性能的影响在于闭环增益的非线性。根据反馈理论，闭环增益如公式2-42所示。
其中β是反馈系数。噪声Gn是β的倒数，因此闭环增益可以用公式2-43表示。
当开环增益为无穷大时，闭环增益等于噪声增益(同相放大的信号增益)。然而，实际放大器的开环增益是有限的，闭环增益的误差近似如公式2-44所示。
以开环增益为120分贝(1000000次)的放大器为例。当噪声增益为100时，闭环增益误差为0.01%。如果开环增益保持不变，则无需测量直接校准处理的0.01%增益误差。然而，当开环增益在工作环境的影响下发生变化时，就会造成闭环增益的不确定性。当实例中的放大器受工作环境影响，开环增益降至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%。
改变输出电压和负载是开环增益变化的常见原因。在给定的电路中，放大器的负载是固定的，因此开环增益不会受到负载的很大影响。但是开环增益对输出信号电压响应随着负载电流的增加而增加。开环增益和信号电压的变化会导致闭环增益的非线性，这是系统标定无法解决的。
每个器件的非线性变化不同，数据手册不会提供该参数。因此，只有开环增益值较大的放大器才能降低非线性增益误差的概率。然而，增益非线性的原因有很多，其中最常见的是热反馈。当温度变化是非线性误差的唯一原因时，减小负载将是有帮助的。
如图2.73所示，开环增益非线性测量电路的增益设置为-1。根据开环增益的定义，当开环增益较大时，整个输出电压范围对应的输入失调电压只有几毫伏。因此，通过将电压除以10ω电阻和RG(1ω)得到的节点电压VY满足等式2-45。
其中Rg的大小根据期望的Vos值来选择。
图2.73开环增益非线性测量电路
当输入幅度为10 V的锯齿波信号时，通过增益为-1倍的电路，输出信号Vo的电压为-10 ~+10 V。因为放大器有失调电压，所以初始输出电压由电位器调节到0V。该电路的开环增益如公式2-46所示。
如果电路存在非线性，开环增益将随着输出信号的幅度而变化。根据公式2-47所示的开环增益的最大值和最小值计算开环增益的非线性。
闭环增益非线性是开环增益非线性和噪声增益的乘积，如公式2-48所示。
理想情况下，输入失调电压和输出电压之间的关系是一条斜率恒定的直线，开环增益等于斜率的倒数。当斜率为零时，相应的开环增益为无穷大。对于真正的放大器，斜率总是受到非线性和热反馈等因素的影响，它在整个输出范围内变化，甚至改变符号。
作者:郑慧敏
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