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千字分享:《運放秘籍》-運算放大器開環增益曲線仿真你會嗎

工程師看海 ? 來源:工程師看海 ? 作者:工程師看海 ? 2025-09-08 07:43 ? 次閱讀
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原文截取自視頻教程《運放秘籍》第一部:通用運放基礎

了解運放開環增益的意義后,有同學就開始對開環增益曲線進行仿真。圖1-1是錯誤的開環增益曲線仿真,仿真中的曲線和手冊中的曲線相比差了十萬八千里。這是怎么回事呢?

前面已經說到運放存在輸入失調電壓,而且運放的開環增益非常大,仿真圖中的輸入失調電壓等直流參數會被運放直接幾十萬甚至幾百萬地放大,一下子就超出運放工作電壓范圍了,因此是一種不正確的仿真方法。

另一點是,運放有輸入偏置電流,我們也要給偏置電流提供回路路徑。

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圖1-1 錯誤的開環增益曲線仿真

因此我們需要一種仿真方法,既能隔絕直流參數的影響,又不影響輸入的交流小信號,而且還要給運放提供偏置電流的回流路徑。

圖1-2 是正確的開環增益曲線仿真,左圖是完整的仿真原理圖,電容和電感選值要非常非常大。中間是0Hz或低頻時的仿真通路,0Hz時,電容是開路狀態,而電感是短路狀態,此時仿真電路形成了一個閉環的跟隨器,虛線是輸入偏置電流的回流路徑,而且輸入失調電壓會1:1被跟隨器傳遞到輸出(運放的共模輸入和輸出電壓擺幅都正常,這部分內容在1.6章節有介紹),0Hz時不受運放超大的開環增益影響。由于電容和電感選值非常非常大,所以信號頻率稍微高一點點,電容馬上處于短路狀態,而電感就變成了開路狀態,見最右圖,此時是以開環放大狀態對輸入信號放大。

總結:這個仿真電路實現了避免輸入失調電壓等直流參數的影響、為輸入偏置電流提供了回流路徑(也提供了合理的共模輸入信號)和交流開環增益仿真三個功能,這種方法總結為:直流閉環、交流開環。

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圖1-2 正確的開環增益曲線仿真

我們對開環增益的理解對不對呢?讓我們仿真下OPA2333的開環增益,趁熱打鐵,加深理解。

圖1-3是OPA2333的開環增益曲線仿真,左下角是相位仿真,右下角是增益仿真,右上角是OPA2333手冊中的曲線圖,可以看到仿真的曲線趨勢基本與手冊中的曲線完全一致。

《運放秘籍》完整教學視頻請加微信:chunhou0820,備注:運放

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圖1-3 OPA2333的開環增益曲線仿真

如果我們把仿真頻率再降低一點,從0.01Hz到1MHz,圖1-4 是頻率范圍更大的增益和相位仿真,此時就可以看到OPA2333的低頻增益,就是130dB,與手冊中增益的典型值完全一樣。而且此時還可以看到OPA2333的主極點。

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圖1-4 OPA2333的開環增益曲線仿真

增益頻率曲線的趨勢縱坐標數值與手冊中基本完全一樣,但是我們仔細觀察發現相位仿真曲線的趨勢與手冊中一樣,但是縱坐標數值卻不一樣,這是為什么呢?1.4.8會 有詳細介紹,讓我們先來加深下增益帶寬積的理解

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