60、运算放大器的非理想特性与频域时域特性分析

运算放大器的非理想特性与频域时域特性分析

1. 运算放大器的非理想特性

实际的运算放大器存在多种非理想特性，这些特性会限制其应用范围。以下详细介绍几种常见的非理想特性。

1.1 电源抑制比（PSRR）

电源抑制比（PSRR）用于衡量运算放大器抑制电源电压变化对输出影响的能力。其计算公式为：
[PSRR = 20 \log \left(\frac{A_{V - }}{A_{O}}\right)]
在直流情况下，PSRR 通常在 60 到 100 dB 之间。随着频率升高，PSRR 会下降。当电源电压存在变化时，非无限大的 PSRR 可能会导致问题。这些变化可能来自电源本身的纹波电压，或者是从电源汲取的电流的大幅变化。为了减少运算放大器输出电压的不必要变化，可以选择具有更好 PSRR 的运算放大器，或者使用电源去耦电容。如果使用去耦电容，应将其尽可能靠近运算放大器的电源端子放置。

1.2 有限输入阻抗和非零输出阻抗

与理想运算放大器不同，实际运算放大器具有有限的输入阻抗和非零的输出阻抗。输入阻抗由差分和共模分量组成，如图 1 所示。

- 输入阻抗 ：$R_{id}$ 和 $C_{id}$ 表示运算放大器两个输入端子之间的等效电阻和电容。$R_{icm}$ 和 $C_{icm}$ 表示施加到两个输入端子的共模信号所看到的到地的总电阻和电容。$R_{id}$ 的范围从 100 kΩ 到超过 100 MΩ，采用 FET 输