原创 《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》试读报告

1 阻抗相关

真实放大器内部存在开环输出阻抗，它会在滤波器、容性负载驱动等应用电路中，影响电路性能或者稳定性。数据手册中多提供闭环输出阻抗，本篇将结合仿真，分析开环输出阻抗的求解方式。放大器输出阻抗在其应用电路中需要具体评估，例如在放大器驱动容性负载的电路中，输出阻抗和容性负载构成的极点容易造成电路不稳定，以及在有源滤波器电路中，放大器的输出阻抗与滤波器配置参数共同作用可能影响滤波器的使用效果。

在非电量测试中，处理传感器的输出电信号是放大器的重要应用。由于传感器输出阻抗大小不一，在具体设计中需要选择输入阻抗适合的放大器进行阻抗转化，避免因为阻抗问题导致传输信号失真。

1 放大器输入阻抗

电压反馈型放大器与电流反馈型放大器的输入阻抗结构完全不同。电压反馈型放大器的输入阻抗具有差模和共模两种输入阻抗，偏置电流从阻抗无限大的电流源流入放大器输入端。其中，共模输入阻抗（Zcm+、Zcm–）是放大器任一输入端与地之间阻抗，Zcm+、Zcm–阻抗值近似相同，数据手册中通常不区分。差分输入阻抗(Zdiff­)是放大器的两个输入端之间的阻抗。

2 输入电容对闭环回路带宽影响与仿真

放大器的输入电容为pf级，在低内阻的信号源网络中，放大器的输入电容不会对带宽产生限制。

2 放大电路

双电源供电的差动放大电路，输入信号Vin1,通过电阻Rg1作用于放大器的反相输入端，输出信号VO通过反馈电阻Rf回馈到反相输入端，输入信号Vin2,通过电阻Rg2作用于放大器的同相输入端，同相输入端同通过电阻Rref连接到参考电压，在双电源供电电路中，参考电压可接地处理，单端电源供电时参考电压为供电电压的一半。

由“虚短”原则，放大器反相、同相端输入电压Va、Vb，如式1-25。

根据“虚断”原则与基尔霍夫定律可得In1等于Io，如式1-26。

进一步整理可得，式1-27。

当Rg2=Rg1，Rf=Rref时，式1-27可简化为式1-28。

双电源供电的反相放大电路，输入信号Vin,通过电阻Rg作用于放大器的反相输入端。由于“虚短”原则，反相输入端电压为0V，又由于“虚断”输入电流与输出电流大小相等，方向相反，即输出电压VO与输入电压Vin的符号相反，如式1-12。

反相电路的增益G，如式1-13

反相放大电路的力学模型是杠杆，如图1.12（b）。杠杆的支点是反相输入端的电压（0V），杠杆的长度是对应电阻（Rg、Rf）阻值，杠杆的摆幅是对应输入、输出的电压（VO、Vin）。