0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
电子发烧友
开通电子发烧友VIP会员 尊享10大特权
海量资料免费下载
精品直播免费看
优质内容免费畅学
课程9折专享价
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

運(yùn)放電路的閉環(huán)增益能大于開環(huán)增益嗎?1200字搞定運(yùn)放選型的關(guān)鍵參數(shù)開環(huán)增益

硬件那點事兒 ? 來源:硬件那點事兒 ? 作者:硬件那點事兒 ? 2024-11-06 09:31 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

Part 01

前言

運(yùn)算放大器的主要功能是放大輸入信號,所謂增益指的就是運(yùn)算放大器放大輸入信號的能力,和運(yùn)放相關(guān)有兩個增益參數(shù),一個是開環(huán)增益,一個是閉環(huán)增益,閉環(huán)增益我們很熟悉了,無論是同相放大電路,或者反相放大電路,都需要計算其閉環(huán)增益。但是開環(huán)增益這個參數(shù),我們在設(shè)計運(yùn)放電路時好像關(guān)注的很少,那如何理解運(yùn)放的開環(huán)增益呢?

wKgZomcqsseAdaCKAANJEzlAkNY594.png

運(yùn)算放大器的開環(huán)增益在規(guī)格書中一般叫做Open-Loop Gain,其定義是運(yùn)放在沒有負(fù)反饋的情況下,輸入信號經(jīng)過放大器的放大作用直接輸出的增益。在運(yùn)放內(nèi)部通過差分輸入級、放大級和輸出級共同作用實現(xiàn)了開環(huán)增益,理想運(yùn)放的開環(huán)增益是無窮大,實際運(yùn)放的開環(huán)增益雖然不是無窮大,但是通常也被設(shè)計得非常大,一般在10^4到10^5之間,正是因為開環(huán)增益太大了,所以才存在各種負(fù)反饋電路,來把運(yùn)放電路的增益控制在我們需要的范圍。

wKgZomcqsseAVPAAAAA7vlCWqkA207.png

Part 02

如何理解開環(huán)增益?

如何理解開環(huán)增益?要想回答這個問題,我們需要搞清楚另外一個問題,在負(fù)反饋電路中,運(yùn)放的閉環(huán)增益能不能大于開環(huán)增益?

答案是不能,原因是開環(huán)增益反映了運(yùn)放的放大能力上限,即運(yùn)放在沒有反饋網(wǎng)絡(luò)限制時能達(dá)到的最大增益值。閉環(huán)增益是通過反饋設(shè)計出來的,它可以調(diào)節(jié)在開環(huán)增益以下的任意值,但無法超過開環(huán)增益。

所以開環(huán)增益意味著運(yùn)放對輸入信號的放大能力,舉個例子,在反相放大電路中,如果我們所選運(yùn)放的開環(huán)增益是10000,我們通過設(shè)置外圍電阻網(wǎng)絡(luò)把閉環(huán)增益設(shè)置為100000,能實現(xiàn)嗎?當(dāng)然不能,因為閉環(huán)增益顯然不能超過運(yùn)放的開環(huán)增益。

wKgZomcqsseAUq3nAACaGpVm5Og673.png

舉個形象點的例子,我們把運(yùn)放想象成水管,運(yùn)放的開環(huán)增益表示水管的粗細(xì),運(yùn)放的閉環(huán)增益表示水管內(nèi)水流的大小,‘顯然水管的粗細(xì)已經(jīng)決定了水流的最大流量。

如何從理論分析中理解開環(huán)增益對閉環(huán)增益的影響呢?比如下面的反相放大電路,我們計算其閉環(huán)增益都是基于虛短,和虛斷,虛短成立有兩個條件,一個是運(yùn)放的開環(huán)增益A要足夠大,另外一個是要有負(fù)反饋電路。那么如何理解開環(huán)增益A要足夠大這個條件呢?

我們假定開環(huán)增益AoL不是無窮大,重新計算一下反相放大電路的增益:

(Vin—V-)/Rin=(V-—Vout)/Rf

Vout=AoL*V-

可以得到:

(Vin—V-)/Rin=(V-—AoL*V-)/Rf

V-=Vin/((1-AoL)*Rin/Rf+1)

閉環(huán)增益=Vout/Vin=AoL*Vin/((1-AoL)*Rin/Rf+1)/Vin

閉環(huán)增益=AoL/((1-AoL)*Rin/Rf+1)

閉環(huán)增益=1/((1/AoL-1)*Rin/Rf+1/AoL)

只有當(dāng)AoL=無窮大時,代入上面的等式,閉環(huán)增益才等于-Rf/Rin。

wKgZomcqssiARZ_lAADuFLvzKBk550.png

所以大家在設(shè)計運(yùn)放電路時,千萬別上來就是虛短,虛斷的去分析,一定要看看虛短的條件成立了沒,不然就會鬧笑話了。

Part 03

開環(huán)增益的影響因素

運(yùn)放的開環(huán)增益在不同頻率下會有所不同。隨著頻率增加,開環(huán)增益逐漸下降,這是因為高頻時電容等因素會對增益造成影響,通常在頻率超過單位增益帶寬(即開環(huán)增益等于1的頻率)后增益會急劇下降。

wKgZomcqssiADNbuAAD1wVcVNMs343.png

所以在實際應(yīng)用中,我們通常用增益帶寬積,也就是Gain-Bandwidth Product, GBP來替代使用運(yùn)放的開環(huán)增益進(jìn)行運(yùn)放參數(shù)評估,即運(yùn)放的開環(huán)增益與頻率的乘積在特定頻率范圍內(nèi)是一個恒定值。比如運(yùn)放的增益帶寬積是1.2MHz,如果輸入信號的頻率是120Khz,那么運(yùn)放的閉環(huán)增益設(shè)置不能超過10,如果考慮余量,運(yùn)放的閉環(huán)增益則需設(shè)置得更小才行。

wKgZomcqssiAcWjUAAGHRHkv3as441.png

當(dāng)然有些廠家的運(yùn)放規(guī)格書比較貼心,會直接給出運(yùn)放的閉環(huán)增益和頻率的關(guān)系曲線,這樣我們就直接看曲線就行了:

wKgZomcqssiAO_PlAADFS77KRgc530.png

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 運(yùn)放電路
    +關(guān)注

    關(guān)注

    38

    文章

    365

    瀏覽量

    35500
  • 放大電路
    +關(guān)注

    關(guān)注

    105

    文章

    1815

    瀏覽量

    108082
  • 運(yùn)放
    +關(guān)注

    關(guān)注

    49

    文章

    1202

    瀏覽量

    54295
  • 開環(huán)增益
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    28

    瀏覽量

    10057
  • 閉環(huán)增益
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    13

    瀏覽量

    2173
收藏 1人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    請問運(yùn)算放大器的增益帶寬積和噪聲增益

    有關(guān)運(yùn)算放大器原理的問題請教,運(yùn)的一個重要參數(shù)增益帶寬積是運(yùn)
    發(fā)表于 03-24 07:36

    既然增益帶寬積中的增益開環(huán)增益及其帶寬,那如何用增益帶寬積計算電路閉環(huán)帶寬呢?

    時和接近單位增益帶寬對應(yīng)的頻率點時增益和頻率的乘積不是定值,此時增益帶寬積不成立。目的是讓大家先理解增益帶寬積是什么以及什么條件下才會成立。 我們實際用的
    的頭像 發(fā)表于 01-08 08:16 ?2973次閱讀
    既然<b class='flag-5'>增益</b>帶寬積中的<b class='flag-5'>增益</b>是<b class='flag-5'>開環(huán)</b><b class='flag-5'>增益</b>及其帶寬,那如何用<b class='flag-5'>增益</b>帶寬積計算<b class='flag-5'>電路</b><b class='flag-5'>閉環(huán)</b>帶寬呢?

    在LTspice中采用運(yùn)構(gòu)建開環(huán)仿真,同時構(gòu)建參數(shù)一致的閉環(huán)電路進(jìn)行仿真,發(fā)現(xiàn)二者的閉環(huán)增益曲線不一致,為什么?

    在LTspice中采用運(yùn)構(gòu)建開環(huán)仿真,用標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)增益公式Aol/(1+Aolβ)計算出閉環(huán)
    發(fā)表于 12-19 06:24

    運(yùn)參數(shù)開環(huán)差模電壓增益Avo指的是直流電壓增益,這個怎么理解?

    運(yùn)參數(shù)開環(huán)差模電壓增益Avo指的是直流電壓增益,這個怎么理解?怎么用直流電壓
    發(fā)表于 09-14 09:24

    運(yùn)做光電轉(zhuǎn)換,將光電二極管的電流轉(zhuǎn)成電壓,有些運(yùn)開環(huán)增益與datasheet中對不上,為什么?

    偏置試過,單電源輸出接負(fù)電源試過,出現(xiàn)這個情況可能是什么原因?如果一個運(yùn)放電路出現(xiàn)計算的開環(huán)增益錯誤這樣的問題是不是說明電路有問題,不能正常
    發(fā)表于 09-03 07:45

    當(dāng)一個運(yùn)作為有源低通濾波器時,其高頻開環(huán)增益是不是會下降很多?

    當(dāng)一個運(yùn)作為有源低通濾波器時,其高頻開環(huán)增益是不是會下降很多?比如同在20kHz處。 如果是的話,在其后面加入一個BUF,并接入反饋回路內(nèi),是不是負(fù)反饋對于BUF的非線性失真改善效
    發(fā)表于 08-30 12:50

    用OPA277仿真開環(huán)增益曲線如上,最大增益才60DB,為什么?

    下載了最新版的TINA-TI,在使用中發(fā)現(xiàn)在“制造商模型”中的運(yùn)模型太不準(zhǔn)確,比如:用OPA277仿真開環(huán)增益曲線如上,最大增益才60
    發(fā)表于 08-28 07:03

    RC4580的電壓增益在低頻處的最大值只有40dB,請問這是開環(huán)增益還是閉環(huán)增益?

    我看到RC4580的電壓增益在低頻處的最大值只有40dB,請問這是開環(huán)增益還是閉環(huán)增益?我覺得是開環(huán)
    發(fā)表于 08-20 06:47

    運(yùn)datasheet 中的開環(huán)增益相位隨頻率變化的曲線圖的疑問求解

    請問,運(yùn)datasheet 中的開環(huán)增益相位隨頻率變化的曲線圖中,隨著頻率的增加,有的圖中相位從0到-180度的方向變化,而有的圖中相位從180到0度的方向變化。這是為什么呢? 比
    發(fā)表于 08-19 06:56

    運(yùn)增益小于1有什么影響嗎?

    有兩個問題想請教, 1)一般運(yùn)增益小于1了話,會對電路產(chǎn)生什么影響,是不是一般不會這么使用。 2)目前想用兩級運(yùn)
    發(fā)表于 08-15 08:24

    如何去理解增益帶寬積 、開環(huán)運(yùn)帶寬、閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬這幾個參數(shù)?

    用一個開環(huán)運(yùn)構(gòu)成一個閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng),運(yùn)開環(huán)增益
    發(fā)表于 08-12 07:05

    隔離運(yùn)沒有增益帶寬積之類的參數(shù)嗎?

    隔離運(yùn)沒有增益帶寬積之類的參數(shù)嗎? 峰值2-5V,頻率40Khz方波電壓信號 不失真?zhèn)鬏?推薦什么那一顆隔離運(yùn)
    發(fā)表于 08-08 06:12

    什么是開環(huán)增益閉環(huán)增益

    增益 開環(huán)增益(Open-loop Gain)是指在控制系統(tǒng)中,當(dāng)反饋環(huán)路被打開時,系統(tǒng)對輸入信號的增益。也就是說,開環(huán)
    的頭像 發(fā)表于 07-30 09:23 ?9790次閱讀

    開環(huán)增益對超調(diào)量的影響

    的控制精度和穩(wěn)定性。 開環(huán)增益的定義和作用 開環(huán)增益是指在沒有反饋作用的情況下,控制系統(tǒng)輸入信號與輸出信號之間的比例關(guān)系。開環(huán)
    的頭像 發(fā)表于 07-30 09:19 ?2869次閱讀

    環(huán)路增益開環(huán)增益的區(qū)別是什么

    環(huán)路增益開環(huán)增益是控制系統(tǒng)分析中的兩個重要概念。它們在控制系統(tǒng)設(shè)計和性能評估中起著關(guān)鍵作用。 定義 1.1 環(huán)路增益 環(huán)路
    的頭像 發(fā)表于 07-30 09:12 ?4179次閱讀

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品