关于运算放大器电路中补偿枷勺探讨吕国建（陕西理工学院电气工程系，陕西汉中７２３００３）摘要：本文分析了实际集成运算放大器及电路参数对其输出产生的影响，对补偿电阻的作用和大小进行了探讨；以通用集成运算放大器为例构成一个典型电路，取不同大小值的补偿电阻，对输出产生的误差作了定量描述；结论对于运算放大嚣的使用具有一定的参考作用。关键词：集成运算放大器；误差；补偿电阻ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３９６．２０１Ｏ．２８．００１ＴｈｅＤｉｓｅｕｓｓｉｏｎｏｆＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＲｅｓｉｓｔｅｒｉｎ０ｐｅｒａｔｉｏｎａｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒＣｉｒｃｕｉｔＬＶＧｕｏ·ｊｉａｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７２３００３）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｓｉｚｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔｅｒｗｈｉｌｅａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒａｎｄｃｉｒｃｕｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔ．Ｔａｋｅｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒｔｙｐｉｃａｌｃｉｒｃｕｉｔｗｉｌｌｂｅｇｅｔａｎｄｉｔｃａｎｇｉｖｅａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｅｒｒｏｒｓｂｙｃｈｏｏｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚｅｓｏｆｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔｏｒ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｇｉｖｅａｃｅｒｔａｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｕｓｅｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｉｎｓｔａｎｃｅ，ａａｍｐｌｉｆｉｅｒｃｉｒｃｕｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒ；Ｅｒｒｏｒ；Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔｏｒｌ引言在一些集成运算放大器应用手册和模拟电子技术教材与Ｒ。、Ｒｆ及输入信号大小有关。中，在介绍集成运算放大器原理和应用时，在所给出的电路图中，有的没有画出补偿电阻，而是直接把同向端与地连接：有的则在同向端与地之问画出了补偿电阻，且特意说明补偿电阻等于输入电阻与反馈电阻的并联。无论是哪一种情况，补偿电阻的大小，对运算放大器输出产生的影响究竟有多大，欠定量描述，这固然因为运放种类繁多、参数各异，然而，对于具体的特别是普遍通用的运放及其应用场合，将补偿电阻对电路输出产生的影响作定量分析，有助于更好的应用它们。因此，本文对补偿电阻的作用及大小等问题进行一些讨论。２图１基本反向输入运放电路Ｒｆ圈２基本同向输入运放电路２．２实际集成运算放大器的误差以上按理想运算放大器分析得出的反向输入放大器和同向输入放火器的简单基本规律，在一般情况下都很实用，然而实际运放及电路的参数并不理想，与严格的分析和计算相比，上述表达式有一定误差。为了获得一定量的概念，须对各参数不理想情况下所引起的误差进行讨论，其中，与补偿电阻Ｒ，有关的误差有下述两点（下文直接给出有关误差的表达式，详细的分析推导见参考文献［２］～［４］）。２．２．１偏置电流、失调电流及其温漂产生的误差设实际运算放大器正、负输入端的偏置电流及其温漂的总和各为，叠和，：：，由此产生的失调电流及其温漂的总和用，０表示，／－＝，幺一Ｊ：：；平均偏置电流及其温漂总和用，；集成运算放大器分析反向输入、同向输入放大器是集成运算放大器作为负反馈放大器时的两种基本放大器，许多应用都是在这两种基本放大器基础ｔ发展起来的，因此，本文从这两种基本放大器着手进行分析。２．１理想集成运算放大器众所周知，理想运算放大器具有以下特性：开环差模电压增益如＝ｍ，差模输入电阻白＝ｍ，输出电阻ｒ。＝０，共模抑制比Ｋ，。＝ａ。，带宽“＝ｍ，失调及其漂移均为零，两输入端为虚断，两输入端之问为虚短。图１、图２分别是基本反向输入和基本同向输入放大器电路，图中Ｒ，为补偿电阻。不难求得图１电路的闭环增益山＝詈＝一詈，图２电路的闭环增益山＝鲁＝ｌ＋等。一般地，Ｒ，和Ｒ，的取值范围为１ＫＱ～ｌＭＱ。可见，理想情况下集成运算放大器的输出仅收稿日期：２０１０－０８－２８修回日期：２０１０—０９—２７表示，，；＝妻（，０＋，；：）。则可以求得，刍和，；：在输出端产生的误差信号分量ｕｗ为ｃ，，＝，；Ｒ／－Ｒｅ（－＋鲁］］一ｊ１，二［Ｒ，＋ｍ（一＋鲁］］作者简介：吕国建（１９６３一）．男，高级实验师．主要从事自动化专业实验教学与研究工作。万方数据０ｔ中国西部科技２０１０年１０月（上旬）第０９卷第２８期总第２２５期计及此项误差，运算放人器的总输ｆｌ｛为Ｕ“＝由ｕ，＋（，一。通常，：比，０大得多，所以，：的影响要比Ｊ二的大。若令厂口、影响就可定量求得。４举例下面用某国产７４１集成运算放大器（该器件相关的电参Ｒ，－西【１＋嵩Ｊ＝¨，即选Ｒ，＝焉Ｉ／Ｒ，，则，；的影响就可消除，误差电压因此就可大大下降，仅剩下￡，。＝一ＺＬＲ，。此时，运算放人器的总输Ｈ｛为Ｕ。＝山Ｕ，一，０Ｒ，。式中，对于数是：输入失调电流２０ｎＡ，输入偏置电流８０ｈＡ）构成图３电路，图中Ｒ．＝ｌＯＯＫＱ、Ｒｆ＝２００ＫＱ、Ｃ，＝１ｌＩ。反向输入放大器，山一詈：对于同向输入放大器，山＝ｌ＋·罟。２．２．２开环增益』“、输入电阻ｒＭ产生的误差考虑实际集成运算放人器爿“≠ａｏ、输入电阻ｒＭ≠ｍ时，反向输入放大器闭环增益为：４铂［忐］ｏ增益相对误差为６’一Ａ，－Ｊ．＿ｋ＝七ｚ—＿，式中专＝吉ｌ－＋告＋蔬ｌ，Ｆ２ｉ％，当月，２Ｒ－ＩＩＲ，时，７ｌ２静。钆‘雨瓦丽丽而丽而磊而鬲ｉ：砷图３一阶惯性模拟电路在输入端加阶跃信号（－２Ｖ），分别求出稳态时理想运算放大器电路的理论输出值、实际运算放大器（Ｒ。分别为ＲＰ＝ＲｌＩＩｚ，＝６７ＫＱ，Ｒｐ≠ＲＩ／／：，ｌｌＰＯＫ、５１Ｋ、ｌＯＯＫ，：，＝Ｒ，ｌｌＣ，几种情况）屯路的理论输出值和实测值，列于下表。表不同补偿电阻ＲＤ值对１１１３电路输出的影响电路特征Ｒ。值（ＫＱ）上ｌｌ＋生＋型！ｌ；土ｈ＋丝ｌＦ【ｒｌｄ（届＋｜Ｒ，）ｒ“ＪＦ【‰ｊ。以｝：，对于反向输入放大器的误差的分析方法及所得结果的表达形式也同样适用于同向输入的放大器。从上文２．２．１中的分析可以看出，无论是反向输入放大器还是㈣向输入放大器，为了降低输入偏置电流、失调电流及其温漂存输出端产生的误差，均应在同向端接上补偿电阻艮，也就是说，正是因为实际运放是非理想的，所以Ｒ。才有存在的必要性，且Ｒｐ＝Ｒ，／／Ｒ，。从２．２．２４的分析又可以得知，实际运算放大器的闭环增益不仅与Ｒ，、Ｒ，有关，还与开环增益虬、输入电阻ｒ小补偿电阻Ｒ。等参数有关，在其它参数不变的情况下，Ｒ。的存在会使闭环增益精度降低，使误差增大。这是一对矛盾。但理论分析和实践都证明，不同Ｒ．对２．２．１中的式中产生的误差是主要的，所以，下面讨论不同Ｒ．对ｕ。的影响。３理论输出值（Ｖ）实际输出值（Ｖ）从表中可以看出，不同ＲＤ值对电路输出产生的误差很小；理论计算值的最大相对误差为３．５‰，实测值的最大相对误差为４．８％０。５结论通过上述分析知，集成运算放人器电路中的补偿电阻是必要的。所以，无论在教科书还是有关手册中，在介绍相关理论内容时，在给出的电路中都应该将此补偿电阻画出，而在实际使用中，又可根据具体的运算放大器及其应用场合、电路指标要求等对补偿电阻的大小灵活处理。参考文献：补偿电阻Ｒ。引起的误差根据上文２．２．１中的分析，由ｕ。：，：ｌＲｔ－Ｒ，【ｌ＋譬１ｌ—Ｌ＾‘／Ｊ吉丘ｌＲ，＋ｍ【¨鲁］ｊ得知，当Ｒｆｏ，则ｕ。＝（，：一三，二）Ｒ，：当Ｒ，＝Ｒ．／／Ｒ，，则ｕ。＝一，二，尺，。进一步分析得知，当Ｒｐ＜Ｒｌ／／Ｒ，时，ｕ。＞０；当ＲＰ＞Ｒｌ／／Ｒ，时，ｕ。＜０。不问Ｒ。值使［１］华成英，童诗白．模拟电子技术基础（第四版）［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００６．［２］严楣辉．杨光甓．集成运算放人器分析与应用［Ｍ］．成都：成都电讯上程学院出版社．１９８８：３６～７８．［３］孔有林．集成运算放大器及其应用［Ｍ】．北京：人民邮电出版社，１９８８：２８８～２９８．［４］［美］ｗ．Ｇ荣格．集成运算放大器应用手册［Ｍ］．张熠中等译．世界图书出版公司，１９９０：３～３８．运算放大器输出的相对误差６：些■纽＝一垃，其中ｕ。为理想运算放大器的输出值。到此，Ｒ。的作用及大小问题就比较清楚了。这样，只要给定具体的运算放大器及电路参数，不同Ｒ值对电路输出的曼蔓蔓蔓曼跫曼羔羔兰鱼Ｑ璺曼蔓蔓！曼苎苎曼兰翌堕堕堕曼蔓！鹱！曼蔓曼兰曼Ｑ粤堕Ｓ！；曼蔓蔓墨！！璺鱼旦墅堕！跫墨曼摹曼曼堡鱼９里曼苎基蔓墨曼曼兰曼望量蔓蔓羔兰望墨曼曼苎！璺鱼旦！童Ｑ（上接９０８页）学实验结果大体一致。参考文献：［１］胡名志．浓香型大曲酒酒精发酵的主要影响岗素［Ｊ】．酿酒科技，２００６，４．［２］伍尔德里奇．Ａｇｅｎｔ系统引论［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００３．［３］廖守亿．复杂系统基］－－Ａｇｅｎｔ的建模与仿真方法研究及应用［０３．国防科学技术大学，２００５．［６］［４］ＮｅｔＩｏ静Ｕｓｅｒ№删ａｌ［Ｅｌｉ／０Ｌ］．ｈｔｔｐ：／／ｃｃｌ．Ⅸ叫ｈ陀ｓｔ艇ＴＬｅ叫ｎｅｔｌｏｍ／．［５］ＳｔｅｖｅｎＦ．Ｒａｉｌｓｂａｃｋ，ＳｔｅｖｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＬ．Ｌｙｔｉｎｅｎ，ＳｔｅｐｈｅｎｋＪａｃｋｓｏＩｌＡｇｅｎｔ—ｂａｓｅｄｐｌａｔｆｏｒｍ：ＲｅｖｉｅｗａｎｄｄｅｖｅｌｏｌⅫｅｎｔｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ．ＳＩｌＩＵＬＡＴｌ０Ｎ，Ｖ０１．８２，Ｎｏ．９，６０９～６２３。２００６．ＷＯＬＦＲＡＭＳ．ＴｈｅｏｒｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｃｅｌｌｕｌａｒＣｏ．ＰＴＥａｕｔｏｍａｔａ［ｇ］．ＷｏｒｌｄＬｔｄ．１９８６．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ万方数据关于运算放大器电路中补偿电阻的探讨
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
吕国建， LV Guo-jian
陕西理工学院电气工程系,陕西,汉中,723003中国西部科技
SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA2010,09(28)
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