由图3可见，表1所示的最佳反馈电阻落在平坦区域中部，而整个平坦区域的增益误差几乎没有差别，即：对于已选定的运放，若目标增益已定，其理想增益误差已基本确定，且反馈电阻可以在很大范围内取值。
   由图3还可以看出，增益误差对应的平坦区域范围，以及增益误差的大小受目标增益的影响。随着目标增益的增大，增益误差明显变大，平坦区域相应减小。由此可以得到结论：对于反相运算放大电路，若所要求的增益较小，则反馈电阻可在更大范围内取值，且误差更小。
    2.2 增益误差与运放参数、反馈电阻的关系
   为研究增益误差与运放参数的关系，需取目标增益为定值，由于目标增益大时增益误差大，为凸显误差，便于观察，不妨假设目标增益值为5 000。以μA741为例，由式（5）、式（6），作出开环增益Ao、输入电阻Ri、输出电阻Ro取值不同时，增益百分误差?酌随反馈电阻变化的曲线，如图4所示。

    由曲线1、2、3可知，影响增益误差的最主要因素是Ao，Ao越大，增益误差越小，反馈电阻取值的范围越大。
   由曲线1、4、5、6可知输入输出电阻对增益误差值影响很小，而对反馈电阻取值范围有一定影响。输入电阻的影响主要体现在反馈电阻很大时，输入电阻越大，平坦区域越宽，误差越小；输出电阻的影响主要体现在反馈电阻很小时，输出电阻越小，平坦区域越宽，误差越小。
    2.3 不同运放非理想参数对增益误差影响的比较
   以上分析了典型低成本运放μA741的情况，下面以目前普遍使用的低噪声精密运放Op27为例进行分析。与μA741相比，由于是精密运放，其参数有明显改进，Op27的Ao=1.5×106，Ri=4×106Ω，Ro=70 Ω。采用同样的分析方法，分别作出与图2对应的图5，图3对应的图6。

    比较可知，Op27的性能较μA741有明显的改进，由于其Ao及Ri较大、Ro较小，根据前面的分析，较大的Ao使Op27较μA741有更大的平坦区域以及更小的增益误差。用MathCAD可以计算出Rf在一定范围内取值时Op27与相应的增益误差，如表2所示。

    表2表明Op27较μA741有更大的平坦区域以及更小的增益误差。
   图6可知，目标增益100以内，Rf在很大的平坦区取值时非理想参数导致的误差已小于0.01%。可以推断，随着运放性能的不断提高，在增益不是很大的情况下，只要反馈电阻的值取在平坦区，误差已优于0.01级精密电阻（其制造已十分困难）的误差，也小于接触电阻、热电势、温漂等因素的影响，此时在工程上不必再考虑运放的非理想性，可将其直接视为理想运放考虑。
   本文采用MathCAD作图方法将繁琐的表达式化为简洁的曲线，阐释了相关因素对增益误差的影响：运放的差模输入电阻和输出电阻对增益的影响较小，而开环增益是主要影响因素。开环增益越大误差越小；目标增益较小，增益误差也较小；对现代运放而言，反馈电阻可以有很大的取值范围，基本不受运放非理想参数的限制，无需取特定值就可将误差减小至最小程度。这些规律为设计满足特殊要求的运放电路提供了方便，实际应用中可以优先考虑影响设计目标的主要因素，这就大大提高了参数选取的灵活性和可操作性。
参考文献
[1] 戴维德.运算放大器电路设计手册[M].北京：人民邮电出版社，1983：119-131.
[2] 张学文，邹梅.集成运算放大电路的误差分析及外围元件参数的选择[J].湖北师范学院学报，2001，21（2）：53-56.
[3] HAYT H，WILLIAM J，JACK E K，et al.工程电路分析[M]. 北京：电子工业出版社，2002：140-142.
[4] 思索.Mathcad 7.0实用教材[M].北京：人民邮电出版社，1998.

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