千字分享：《運(yùn)放秘籍》-運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)增益曲線仿真你會(huì)嗎

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原文截取自視頻教程《運(yùn)放秘籍》第一部：通用運(yùn)放基礎(chǔ)

了解運(yùn)放開(kāi)環(huán)增益的意義后，有同學(xué)就開(kāi)始對(duì)開(kāi)環(huán)增益曲線進(jìn)行仿真。圖1-1是錯(cuò)誤的開(kāi)環(huán)增益曲線仿真，仿真中的曲線和手冊(cè)中的曲線相比差了十萬(wàn)八千里。這是怎么回事呢？

前面已經(jīng)說(shuō)到運(yùn)放存在輸入失調(diào)電壓，而且運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益非常大，仿真圖中的輸入失調(diào)電壓等直流參數(shù)會(huì)被運(yùn)放直接幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)地放大，一下子就超出運(yùn)放工作電壓范圍了，因此是一種不正確的仿真方法。

另一點(diǎn)是，運(yùn)放有輸入偏置電流，我們也要給偏置電流提供回路路徑。

圖1-1 錯(cuò)誤的開(kāi)環(huán)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(shù)的影響，又不影響輸入的交流小信號(hào)，而且還要給運(yùn)放提供偏置電流的回流路徑。

圖1-2 是正確的開(kāi)環(huán)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(shí)的仿真通路，0Hz時(shí)，電容是開(kāi)路狀態(tài)，而電感是短路狀態(tài)，此時(shí)仿真電路形成了一個(gè)閉環(huán)的跟隨器，虛線是輸入偏置電流的回流路徑，而且輸入失調(diào)電壓會(huì)1:1被跟隨器傳遞到輸出（運(yùn)放的共模輸入和輸出電壓擺幅都正常，這部分內(nèi)容在1.6章節(jié)有介紹），0Hz時(shí)不受運(yùn)放超大的開(kāi)環(huán)增益影響。由于電容和電感選值非常非常大，所以信號(hào)頻率稍微高一點(diǎn)點(diǎn)，電容馬上處于短路狀態(tài)，而電感就變成了開(kāi)路狀態(tài)，見(jiàn)最右圖，此時(shí)是以開(kāi)環(huán)放大狀態(tài)對(duì)輸入信號(hào)放大。

總結(jié)：這個(gè)仿真電路實(shí)現(xiàn)了避免輸入失調(diào)電壓等直流參數(shù)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(hào)）和交流開(kāi)環(huán)增益仿真三個(gè)功能，這種方法總結(jié)為：直流閉環(huán)、交流開(kāi)環(huán)。

圖1-2 正確的開(kāi)環(huán)增益曲線仿真

我們對(duì)開(kāi)環(huán)增益的理解對(duì)不對(duì)呢？讓我們仿真下OPA2333的開(kāi)環(huán)增益，趁熱打鐵，加深理解。

圖1-3是OPA2333的開(kāi)環(huán)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(cè)中的曲線圖，可以看到仿真的曲線趨勢(shì)基本與手冊(cè)中的曲線完全一致。

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圖1-3 OPA2333的開(kāi)環(huán)增益曲線仿真

如果我們把仿真頻率再降低一點(diǎn)，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(shí)就可以看到OPA2333的低頻增益，就是130dB，與手冊(cè)中增益的典型值完全一樣。而且此時(shí)還可以看到OPA2333的主極點(diǎn)。

圖1-4 OPA2333的開(kāi)環(huán)增益曲線仿真

增益頻率曲線的趨勢(shì)縱坐標(biāo)數(shù)值與手冊(cè)中基本完全一樣，但是我們仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)相位仿真曲線的趨勢(shì)與手冊(cè)中一樣，但是縱坐標(biāo)數(shù)值卻不一樣，這是為什么呢？1.4.8會(huì) 有詳細(xì)介紹，讓我們先來(lái)加深下增益帶寬積的理解

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