反相放大器電路設(shè)計(jì)步驟以及仿真

一.前言

所謂反相放大器電路，就是輸入信號按比例放大，并且輸出信號和輸入信號相位相差180度，這意味著輸入是正電平，那么輸出就是負(fù)電平，反之亦然，通過Rf和Ri的阻值比例設(shè)置放大倍數(shù)，反向放大器電路有著優(yōu)秀的線性特性，一般用作直流放大器，并且一般也用作跨導(dǎo)放大器，也就是把電流輸入信號轉(zhuǎn)化成電壓輸出信號。接下來我們就講一下反相放大器電路的設(shè)計(jì)步驟以及仿真。

二.反相放大器電路設(shè)計(jì)以及仿真

1.設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：其中電路增益為：–3V/V；

2.設(shè)計(jì)步驟

a.計(jì)算電路的傳遞函數(shù)：Vo=-Vi*Rf/Ri；

b.確定Ri的阻值：電路輸入阻抗主要由Ri決定，那么Ri應(yīng)該大于信號源的內(nèi)阻，至少不能處于同一量級，因?yàn)檩斎胄盘柶鋵?shí)是二者的分壓比，這樣比如信號源內(nèi)阻是10歐姆，則Ri按1K來設(shè)置，這樣信號源部分的增益誤差大概是1%。

c.根據(jù)電路增益計(jì)算反饋電阻的阻值Rf；

由傳遞函數(shù)可以計(jì)算出Rf=2*1000=2000Ω；

d.帶寬問題，當(dāng)談到放大器的帶寬時,我們討論的其實(shí)一般是小信號帶寬，小信號帶寬由同相增益和運(yùn)算放大器增益帶寬積(GBP) 決定。信號帶寬=增益帶寬積/噪聲增益，那么什么是噪聲增益呢？我們在設(shè)計(jì)電路時一般關(guān)注的是信號增益，噪聲增益其實(shí)是與運(yùn)算放大器輸入端串聯(lián)的噪聲源的增益，它的定義就是等于它等于同向放大器電路的信號增益；

所以噪聲增益=1+Rf/Ri=4；可以得出增益帶寬積為4*2KHz=8KHz；所以我們所選運(yùn)放的增益帶寬積要大于8

e.根據(jù)信號頻率計(jì)算一下最小的輸出壓擺率要求：

SR>2*3.14*9V*2KHz=0.113V/us；

綜上我們選擇選型TL051運(yùn)放：

共模輸入電壓范圍滿足要求

輸出電壓范圍滿足要求：

帶寬滿足要求：

壓擺率滿足要求：

接下來進(jìn)行仿真驗(yàn)證：

仿真電路圖：

直流輸出特性仿真結(jié)果：

交流仿真結(jié)果：

三.總結(jié)

由直流仿真以及交流仿真結(jié)果可知直流輸出電壓，以及交流特性都達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)值，需要注意的就是計(jì)算帶寬的時候要用噪聲增益而非信號增益哦。

審核編輯：湯梓紅