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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。
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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)。
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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)。
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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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