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  • 2021-04-15 18:42:45

      在模拟电路设计时我们经常遇到反向放大电路,同向放大电路却很少,同向放大一般用作跟随,作为缓冲器(有病治病,没病强身)用,分析这样的原因:

    1、反向放大电路的优点:

      从反向放大电路的电路结构上面来看,同向端通过电阻接地,由虚断原则可知,同向端的电位也是零,由虚短可知,反向端的电位也是零,这就意味着共模

     输入电压为零,从前面我们介绍过的共模抑制比可知,运放输入的共模电压越小越好。

    2、反向放大电路的缺点:

    从电路结构上我们也可以看出反向放大电路的输入阻抗是很小的,尤其是需要较大的放大倍数时,Rin就要选择的更小,Rin选择的越小,信号源的内阻就越不能

    忽略,对输出的影响就越大。

    补充一点:反向放大电路的R2阻值选择就是 R2 = R1 // Rf

     

    3、同向放大电路的优点:

     对信号源VG来说,同向放大电路的输入阻抗非常的高,接近于无穷大,这时信号源内阻的影响基本上可以忽略不计。

    3、同向放大电路的缺点:

    缺点就是输入端有一定的共模电压,这个共模电压是我们不想要的。

    总结:反向放大电路的优点就是同向放大的缺点,反向放大电路的缺点就是同向放大电路的优点。

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    所以差分电路与反向电路一样。
    三者表明电路稳定性是由环路增益确定的,而环路增益只与闭环增益有关,与输入无关。

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    反向放大电路设计

    反向放大电路:输出信号与输入信号的相位相反并且电压或电流值成一定比例。

    如下图就是一个简单的反向放大电路。

    设计反向放大电路,同样的需要先清除需求,然后定量的分析,最终通过计算所得的数据来进行搭建电路。

    例如:

    设计目标:

    输入(V)输出(V)频率(KHz)电源(V)
    最小最大最小最大f最小最大
    -6+6-12+125-15+15

    1.该电路的传递函数为:

                                                 

    2.确定R1的起始值,然后通过计算得到R2的值。

    R1的值会影响信号的增益误差。假设信号源内阻为10Ω,R1设置为1000Ω,则会产生1%的误差。

    因此确定R1为100k。

    3.计算该电路的增益G=2。

    4.计算R2的值为200k。

    5.计算小信号电路的带宽,以确保满足设计所需需求(5KHz)。

    \huge NG=1+\frac{R2}{R1}=1+\frac{200K}{100K}=3.

    \LARGE BW=\frac{GBP_{OP07C}}{NG}=\frac{0.6MHz}{3}=200kHz

    由计算可得满足所需的设计。

    补充:NG为同相增益。

    6.计算最大程度地降低转换导致的失真所需的最小压摆率。

    SR=2×π×f×Vp=2×π×5000×6=0.188V/μS

    OP07C的SR为0.3V/μS满足此设计需求。

    数据手册链接:https://www.ti.com.cn/product/cn/OP07

    仿真结果:

    直流仿真结果:

    交流仿真结果:

    瞬态仿真结果:

    如瞬态仿真结果,输出为输入为反相,也满足传递函数。

    还可以看见输出波形有点失真,初步分析原因:结合直流仿真结果可知,在输入为6V左右时,输出会呈现失真状态。

    展开全文
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    电路如下图所示,输入·为1kHz,1Vpp的正弦波信号,设计5倍反向放大电路。

    STEP1:定输出的直流工作点

    输入1Vpp信号,放大5倍就是5v,那么VS1至少也需要5.5,我们取VCC为8v,那一般我们取输出的直流工作点为4v。

    STEP2:确定输出阻抗 Rc

    输出阻抗也就是Rc的值,我们根据负载的阻抗为100k,我们取放大电路的输出阻抗为十分之一的负载阻抗,达到远小于的要求,也就是Rc=10k。

    STEP3: 定Re

    Ie = (Vb-0.6) / Re ,Ic = (VS1 - Vc) / Rc , Ic ≈ Ie ,有(Vb-0.6) / Re = (VS1 - Vc) / Rc,整理出Vc对Vb的关系:Vc = VS1 - (Rc / Re) *(Vb -0.6),因为我们放大的是交流信号5倍,也就是

    △Vc / △Vb = 5 ,所以我们Vc对Vb求导数,得到△Vc / △Vb = Rc / Re = 5,所以Re = 2k。

    STEP4:定R1,R2,Vb

    由Ic = (VS1 - Vc) / Rc = (8 - 4) / 10k =0.4mA,得Vb = 0.6 + Ie*Re = 0.6 + 0.4*2 =1.4v

    Re = 2k ,取放大倍数 β = 100,Re' = 200k,R2取远小于Re',R2=20K,根据分压关系得到

    R1 = 94k

    STEP5:定C1和C2

    C1与R1,R2,Re'构成高通滤波器,原则是高通滤波器的截止频率为信号频率的十分之一就可以认为对信号的阻抗为零。

    所以1 / (2πRC) < 100Hz

    仿真输出波形如图所示:

    放大倍数为5倍,输出的直流工作点4v左右,基极的直流点1.4v,

     

     

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空空如也

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