朋友设计了一个同相比例放大电路。他希望通过这个电路来放大输入信号,并获取相应放大后的输出信号。放大倍数被设定为42,他对实现这个放大倍数充满期待。然而,当他测试电路时,却发现输出信号与输入信号的比值并不是42,而且随着输入信号变化而变化。这让他感到困惑不解。
于是,他通过测量获得了一系列输入信号和相应的输出信号数据。他发现,输入信号越小,比值也越小;而输入信号越大,比值就越大。比如,当输入信号为7mV时,输出信号仅为33.2mV,对应的放大倍数大概为4.7。而当输入信号增加到32.7mV时,输出信号则达到了889mV,放大倍数大概为27。这个问题让他疑惑不已,百思不得其解。
他决定寻求帮助,于是来找了我。他向我陈述了问题,并希望得到一些解决方案。他把电路和测试结果发给我,让我帮忙研究研。
电路如下,
测试结果如下,
面对这个问题,我思考了一会儿,然后决定通过数学计算方法,看能不能把问题的根源找到。于是我就开始演算一番,结果如下所示。
仔细观察上面的计算结果,运放的正相输入电压和反相输入电压不相等,根据理想运放的虚短原则,它们应该是相等才对,但是现在不相等,差值随着输入信号的增大,也在增大,高达十几mV。如果是这样的话,那这个运放的输入失调电压比较大了。
我把分析的结果告诉朋友,让他更换输入失调电压小的运放试试,看效果如何。我也深入去研究运放的相关知识,看能不能找到更准确的分析结果。