运算放大器工作原理及误差分析

3．1 例二，运算放大器的外部电路对直流小信号放大的影响
这里的电路条件与例一相同。
本例主要讨论共模抑制比、电源变动抑制、外部电阻不对称等的影响。
这里仍然选用精密运放OP07D。由于不同厂家的同种运放的指标不尽相同，这里运放的指标来自于中南工业大学出版社出版的《世界最新集成运算放大器互换手册》，所选的集成运算放大器指标如下：
OP07D的主要指标为：
项目                单位      参数
电源变动抑制            μV/V      10
输入偏置电流            nA        3
共模抑制比              db        106

由电源变动抑制=10μV/V可以得知，在其它条件不变的情况下，电源电压变化幅度达到1V时造成输入失调电压增加10μV。可见，在低于10mV的微信号的放大中，对精度至少会造成0.1%的影响。

共模抑制比由106db换算为2×105。在其它条件不变的情况下，输入信号==模电压幅度达到1V时造成输入电压增加5μV。可见，在低于10mV的微信号的放大中，对精度至少会造成0.05%的影响。
这里假定同相输入端的输入电阻为R1，同相输入端的接地电阻为R3，反相输入端的输入电阻为R2，反相输入端的反馈电阻为R4。运放采用双电源供电。假定 R1=10k欧姆，R2=30k欧姆，R3=100k欧姆，R4=300k欧姆，这样放大电路的增益Av=10，运放的同相端的等效输入电阻=10k欧姆并联100k欧姆≈9.09 k欧姆，反相端的等效输入电阻=30k欧姆并联300k欧姆≈27.27 k欧姆。这样，由于运放输入偏置电流造成的影响为：
运放的同相端由于输入偏置电流产生的电压=3nA×9.09 k欧姆=27.27μV
运放的反相端由于输入偏置电流产生的电压=3nA×27.27k欧姆=81.81μV
这样，对于输入端造成的误差等于输入偏置电流分别在运放的同相端与反相端等效电阻上的电压的差值（54.54μV）。可见，当运放的同相端与反相端等效电阻不同时，输入偏置电流将产生一定的影响，其中对于高阻运放的影响较小（它的输入偏置电流比普通运放小3个数量级），而对非高阻运放影响较大，特别是在低于10mV的微信号的放大中，对精度至少会造成0.2%的影响。
本例总结：
。  对于同一个直流小信号放大时，通用运放、高阻运放、高速运放、低功耗运的性能接近，可以互换，但是从成本和采购角度来说，建议选用通用运放；但是若信号源内阻较大（例如大于10K欧姆）时，采用高阻运放能够减小运放输入失调造成的误差。
。  若不做精度要求时，选用通用运放或是高阻运放。
。  通用运放或是高阻运放只能精密放大100mV以上直流信号。
。  若要求精密放大100mV以下信号时，需要选用精密运放甚至高精度运放；
    本例中没有考虑的影响精度的因素太多，实际条件下，精度会更低。