运算放大器之开环增益

±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：

　　如果存在非线性，AVOL会随着输出信号变化而动态变化。开环增益非线性的近似值根据输出电压范围内的AVOL最大值和最小值计算，公式如下：

　　闭环增益非线性用开环增益非线性乘以噪声增益NG计算得出，公式如下：

　　理想状态下，VOS和VX的关系图是一条斜率不变的直线，斜率的倒数为开环增益AVOL。斜率为零的水平线表示开环增益无限大。实际运算放大器中，由于存在非线性和热反馈等因素，斜率会在输出范围内发生变化。实际上，斜率甚至可以改变符号。

　　图3所示为OP177精密运算放大器中VY(以及VOS)与VX的关系图。图中所示为2 kΩ和10 kΩ两种负载下的关系图。斜率的倒数根据端点计算，AVOL平均值约为800万。经测量，AVOL在输出电压范围内的的最大值和最小值分别约为910万和570万。对应的开环增益非线性约为0.07 ppm。因此，噪声增益为100时，对应的闭环增益非线性约为7 ppm。

　　图3：OP177增益非线性

　　当然，这些非线性测量方法在高精度直流电路中最为适用。但是也适合音频之类带宽较宽的应用。例如，图2中的X-Y显示技术可以轻松显示设计不当的运算放大器输出级的交越失真。