运算放大器工作原理及误差分析

初步结论是：高精密运放输入失调电压和输入失调电流造成的误差很小可以不调零。其中输入失调电压造成的误差大于输入失调电流造成的误差。

这样可以计算出，0~25℃的温度漂移造成的影响如下：
项目                     单位      参数
输入失调电压温漂造成的误差   μV       0.5
输入失调电流温漂造成的误差   μV       0.05
    合计本项误差为               μV       0.55
    输入信号200mV时的相对误差  %         0.0003
    输入信号100mV时的相对误差  %         0.0005
    输入信号  25mV时的相对误差  %        0.0022
    输入信号  10mV时的相对误差  %        0.0055
    输入信号   1mV时的相对误差  %        0.055

初步结论是：在使用高精密运放时，由于失调电压温度系数很小，几乎没有造成影响，使得它能够放大1mV以以下的直流信号。   

若其它条件不变，仅仅运放的外围电阻等比例增加一倍，造成误差如下：
这样可以计算出，在25℃的温度下的失调误差造成的影响如下：
项目                     单位      参数
输入失调电压造成的误差       μV       0.7
输入失调电流造成的误差       μV       0.4
    合计本项误差为               μV       1.1
这样可以计算出，0~25℃的温度漂移造成的影响如下：
项目                     单位      参数
输入失调电压温漂造成的误差   μV       0.5
输入失调电流温漂造成的误差   μV       0.09
    合计本项误差为               μV       0.59

初步结论：仅仅运放的外围电阻等比例增加一倍，运放的输入失调电压和输入失调电压温漂造成误差不变，而输入失调电流和输入失调电流温漂造成的误差随之增加了一倍，对于高阻信号源或是运放外围的电阻较高时，输入失调电流和输入失调电流温漂造成的误差会很快增加，甚至有可能超过输入失调电压和输入失调电压温漂造成误差。由于这些误差太小，不调零时的总误差不过2μV，所以忽略。

3．1 例一，运算放大器的对直流小信号放大的影响
这里的直流小信号指的是信号幅度低于200mV的直流信号。
为了便于介绍，这里采用标准差分电路。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=R2=10k欧姆，R1=R2=100k欧姆，这样放大电路的输入电阻=10k欧姆，运放的同相端和反相端的等效输入电阻=10k欧姆并联100k欧姆≈9.09 k欧姆，输入增益Av=10。
这里假定工作温度范围是0~50℃，所以假定调零温度为25℃，这样实际有效变化范围只有25℃，可以减小一半的变化范围。
还假定输入信号来自于一个无内阻的信号源，为了突出运放的影响，这里暂时不考虑线路噪声、电阻噪声和电源变动等的影响。
这里选用通用运放LM324、高阻运放CA3140、高速运放HA5159、低功耗运放LF441、精密运放OP07D、高精度运放ICL7650等6种运放来比较运算放大器的对直流小信号放大的影响。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：