电子发烧友网 > 模拟技术 > 正文

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

2020年08月06日 16:42 次阅读

引言

大多数运算放大器电路都是工作在深度负反馈状态,我们在分析此类电路时常采用运算放大器的理想化模型(即利用虚短虚断技术),而事实上这种理想化模型忽略了运算放大器开环增益,输入输出电阻的非理想化给运算放大器电路造成的影响。所以我们用一种更加近似的方法一等效负反馈模型分析运算放大器电路。

1.运算放大器电路的等效负反馈模型

分析图1所示的同相放大器,这是一个典型的负反馈系统,将它等效成图2所示的负反馈电路的基本结构。其中α为该放大器的前向增益,称为该运算放大器电路的开环增益。β为该反馈网络的增益,称为该运算放大器电路的反馈系数。为了求出B,除去全部输入源,切断运算放大器并用它的输入电阻rd和输出电阻r0代替,以保持相同的负载状况。然后,经由r0外加一个测试源vT,如图3所示,求出跨在rd上的差值vD,则

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

该式容易整理成

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

现在来分析图2的负反馈系统。根据控制理论知识可得该系统的闭环增益

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

将式(1)代入式(3),并令rd→∞ ,r0→0得到理想情况 Aideal=(R1+R2)/R1

这与用理想模型得出的结果是一致的。

对于反相运算放大器电路,可以用同样的方法求得反馈系数,并建立其负反馈电路模型(该模型与同相电路是不同的,因为输入是加在同一个电路的不同点上),从而得出A和Aideal的值。

3.环路增益对运算放大器电路闭环参数的影响

定义环路增益T=αβ,从式(2)知闭环增益可以被表示成下面具有深刻见解的形式:

A=Aideal (1/(1+1/T))

由上式可知,我们在设计运算放大器电路时,应使T越大越好。

下面运用成熟的运算放大器模型来导出同相闭环输入电阻和输出电阻的表达式。

为了求出Ri,在图4中加测试电压v,求出该测试源的正端流出的电流i, 然后令Ri=v/i。求解得到:

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

对于足够大的a,可略去最后一项,又在一个精心设计好的电路中,r0《

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

参照图5,再次运用测试电压技术,同样可以求得

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

典型的rd是兆欧级甚至更大,R1和R2是千欧级,而r0是百欧级,因此r0/R1,r0/rd和R2/rd可略去,得出

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

对于反相结构可用同样的方法求得输入电阻跟输出电阻,这里直接给出近似表达式

Ri R1(Rl为信号源与反相端之间的电阻)

R0 r0/(1+T)

3.环路增益对运算放大器电路稳定性的影响

利用负反馈放大电路环路增益的频率特性可以判断电路闭环后是否产生自激振荡,即电路是否稳定。从图2可以看出,在电路产生自激振荡时,

环路增益T在运算放大器中的作用和对电路稳定性影响的研究

当运放电路环路增益的频率特性T(f)满足上述条件时,运放电路就会产生自激振荡。要使电路稳定工作,必须消除产生自激振荡的条件,此处不做深入探讨。

4.结束语

综上所述,环路增益T在运算放大器构成的负反馈电路中起着核心的作用,对于给定的运算放大器开环增益值α,环路增益T越大,闭环参数越接近理想值,同时T的频率特性还决定了一个运算放大器负反馈电路是否稳定或相反产生振荡。这些对我们在设计运算放大器电路时有重要的参考价值。

责任编辑:gt

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

运放电路设计3节课 ——《运放第1部:运放入门课程》

相关课程推荐:8部全系列运放应用电路教程,带你吃透运放设计点击链接了解课程:http://t.elecfans.com/
发烧友学院发表于 2019-05-14 00:00 12464次阅读
运放电路设计3节课 ——《运放第1部:运放入门课程》

采用发散指数曲线理念的新DPGA器件研究

DPGA(数字可编程增益放大器)是一种实用的信号处理元件,在模数转换器必须获取广泛动态范围内的信号时....
发表于 2020-08-06 16:30 5次阅读
采用发散指数曲线理念的新DPGA器件研究

利用齐次性定理对基本运算电路进行研究分析

定理 在线性电路中,当所有独立源都增大或缩小K倍时(K为实常数),各支路电流或电压也将同样增大或缩小....
发表于 2020-08-06 15:43 22次阅读
利用齐次性定理对基本运算电路进行研究分析

基于CMOS LNAs器件实现低噪声放大器电路的...

目前,在高达数GHz的RF频段范围内,广泛使用的是GaAs MESFET LNAs,其优点是能够在功....
发表于 2020-08-06 15:18 30次阅读
基于CMOS LNAs器件实现低噪声放大器电路的...

利用高增益运放实现测量放大器的设计和提高性能指标

测量放大器也称为仪表放大器或数据放大器,它是一种可以用来放大微弱差值信号的高精度放大器,在测量控制等....
发表于 2020-08-06 15:12 27次阅读
利用高增益运放实现测量放大器的设计和提高性能指标

数字电子示波器的电路的应用和设计方案

然而,在电子元器件和设备的产品线中往往需要提高测量速度,用最短测量时间获取电气指标的全部数据,保证产....
发表于 2020-08-06 14:41 41次阅读
数字电子示波器的电路的应用和设计方案

D类数字音频放大器MAX9700的性能特点和应用...

引言 MAXIM公司的D类数字音频放大器MAX9700与线性音频放大器(如A类、B类和AB类)相比,....
发表于 2020-08-05 17:59 161次阅读
D类数字音频放大器MAX9700的性能特点和应用...

采用现场可编程门阵列器件实现典型电路的设计方案

在科研和工程中,数据采集系统具有很广泛的应用,针对各类电压型传感器输出的信号伏值不同这种情况,本文提....
发表于 2020-08-05 16:55 62次阅读
采用现场可编程门阵列器件实现典型电路的设计方案

适用于多标准收发器中的可重构流水线ADC的应用设...

运算放大器是采样保持电路的核心,其性能直接影响采样保持电路的速度和精度,是流水线ADC电路设计的关键....
发表于 2020-08-05 11:35 84次阅读
适用于多标准收发器中的可重构流水线ADC的应用设...

采用精密比较器如何解决门限和滞后交互问题

图1B和1D给出了比较器电路的转换函数。同相比较器被定义为在输入信号大于门限电压时输出为正的比较器,....
发表于 2020-08-05 11:24 46次阅读
采用精密比较器如何解决门限和滞后交互问题

ADA4817-1/-2 FET运算放大器的性能...

场效应晶体管简称FET,其主要利用场效应原理工作。场效应即改变外加垂直于半导体表面上电场的方向或大小....
发表于 2020-08-05 11:09 36次阅读
ADA4817-1/-2 FET运算放大器的性能...

通过利用虚拟仪器技术实现路前置放大器测量系统的设...

多路前置放大器用于将红外探测器输出的电流信号转换成电压信号,并对信号进行放大、滤波、求和,输出送至后....
发表于 2020-08-05 08:30 161次阅读
通过利用虚拟仪器技术实现路前置放大器测量系统的设...

ADAU1452适用于放大器和主控制器产品中

这款新型处理器拥有独立的硬件架构,专门经过优化,可以高效地处理采用ADI屡获奖项、简单易用的Sigm....
发表于 2020-08-04 14:29 4次阅读
ADAU1452适用于放大器和主控制器产品中

射频功率放大器失效的几个原因参考

近来,公司有一个功放的设计任务,需要做一款760-870MHz的8w的射频功率放大器,研读中兴功放设....
发表于 2020-08-04 10:38 112次阅读
射频功率放大器失效的几个原因参考

WENTEQ超低噪声放大器的特点是什么,有哪些优...

WENTEQ位于美国加利福尼亚州,拥有超低噪声宽带微波放大器产品,WENTEQ提供环形、隔离器、负载....
发表于 2020-08-04 09:59 30次阅读
WENTEQ超低噪声放大器的特点是什么,有哪些优...

基于AD8253的复合放大器满足设计要求

该IC在增益较低时具有高带宽,但是当放大器的增益为1000时则不可避免地要牺牲带宽。如果应用在增益为....
发表于 2020-08-04 09:58 172次阅读
基于AD8253的复合放大器满足设计要求

基于噪声增益的斩波技术可实现提高DC精度

运算放大器的一个最重要的指标就是它的输入失调电压。对很多运放可以忽略这个电压,但问题是:失调电压会随....
发表于 2020-08-03 16:45 97次阅读
基于噪声增益的斩波技术可实现提高DC精度

将混频器功能与放大器集成实现电路调节变换增益

在很多应用中,频率变换级包括有一只缓冲器,最好还有一些额外的电压增益;一只混频器;还有一些滤波。你可....
发表于 2020-08-03 16:33 86次阅读
将混频器功能与放大器集成实现电路调节变换增益

数字通信系统中信噪比在电路设计中的应用分析

在数字通信系统中,接收信噪功率谱密度比(Pr/N0)、接收位能量与噪声功率谱密度比(Eb/N0),以....
发表于 2020-08-03 16:24 95次阅读
数字通信系统中信噪比在电路设计中的应用分析

基于高增益单片中频放大器L1590实现AGC放大...

在接收机中,由于中频频率较低,且频率固定不变,可以很容易地得到较高的增益,为下一级提供足够大的输入,....
发表于 2020-08-03 15:42 88次阅读
基于高增益单片中频放大器L1590实现AGC放大...

CMOS轨到轨放大器电路的问题解决方案

从数十年前被发明以来,MOS晶体管的尺寸已经被大大缩小。门氧化层厚度、通道长度和宽度的降低,推动了整....
发表于 2020-08-03 15:23 67次阅读
CMOS轨到轨放大器电路的问题解决方案

如何关断LDO以及检流放大器,有什么方法

Prashanth Holenarsipur,产品定义和传统的运算放大器不同,高边检流放大器各个输入....
发表于 2020-08-03 14:59 71次阅读
如何关断LDO以及检流放大器,有什么方法

在直流偏置端口分析仪上实现电源纹波抑制比的测量

放大器的电源纹波抑制比(PSRR)是分析运算放大器性能时的最通用特征参数之一。例如,放大器电源引脚的....
发表于 2020-08-03 08:36 198次阅读
在直流偏置端口分析仪上实现电源纹波抑制比的测量

新日本无线推出轨到轨输入输出运算放大器NJU77552

为了让IoT里不可缺少的传感器器件更加省电,新日本无线特别推出了轨到轨输入输出运算放大器NJU77552。此运算放大...
发表于 2020-08-03 07:49 0次阅读
新日本无线推出轨到轨输入输出运算放大器NJU77552

声波作用下MEMS加速度计失效机制研究

本文确定了声波干扰导致放大器双边非对称截止失效的理论输出公式,线性扫频声波和扫幅声波干扰实验和仿真结....
发表于 2020-08-02 09:23 109次阅读
声波作用下MEMS加速度计失效机制研究

关于模拟电子电路那些事儿(耦合、放大、振荡、调幅和检波)

在电子电路中,电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路,因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。 1. 反...
发表于 2020-08-02 07:00 357次阅读
关于模拟电子电路那些事儿(耦合、放大、振荡、调幅和检波)

高速ADC的动态性能参数和基于DSP技术的测试方...

高速ADC是信号处理机的不可欠缺的组成部分,其性能的好坏对信号处理系统的整体性能也至关重要。通常AD....
发表于 2020-08-01 11:35 193次阅读
高速ADC的动态性能参数和基于DSP技术的测试方...

实现低失调、低噪声的电路技术的类型及对噪声的影响

运算放大器自1963年问世以来,走过了很长的发展道路,并成为所有线性系统中事实上的标准部件。几乎每个....
发表于 2020-08-01 10:43 171次阅读
实现低失调、低噪声的电路技术的类型及对噪声的影响

使用超高速ADC满足未来测试和测量应用的需求

S参数就是建立在入射微波与反射微波关系基础上的网络参数。它对于电路设计非常有用,因为可以利用入射波与....
发表于 2020-07-31 16:58 133次阅读
使用超高速ADC满足未来测试和测量应用的需求

AD4896-2 THD性能与负载的关系

放大器级的设计由两个彼此相关的不同级组成,因此问题变得难以在数学上建模,特别是因为有非线性因素与这两....
发表于 2020-07-31 16:42 120次阅读
AD4896-2 THD性能与负载的关系

新型低功耗LNA电路架构的优化和实现设计

随着无线通信技术的迅猛发展,无线终端小型化、低功耗、低成本、高性能已成为射频集成电路(RFIC)发展....
发表于 2020-07-31 16:24 137次阅读
新型低功耗LNA电路架构的优化和实现设计

基于C8051F060和USBl00模块实现高速...

在工业控制现场,常常需要采集多路的现场数据,如电压、电流、温度、湿度、气压等。数据采集器将现场的模拟....
发表于 2020-07-31 15:59 121次阅读
基于C8051F060和USBl00模块实现高速...

低功耗模数转换器FS511的特性、引脚功能和应用...

FS511是富晶半导体推出的一款高精度、低功耗模数转换器。其内核是一个18位精度的△-∑ADC,除△....
发表于 2020-07-31 15:30 52次阅读
低功耗模数转换器FS511的特性、引脚功能和应用...

采用AD603与MAX262相结合实现四阶程控滤...

MAX262为双二阶开关电容有源滤波器,可通过单片机SPI总线精确控制滤波器的传递函数。独立编程设置....
发表于 2020-07-31 15:04 74次阅读
采用AD603与MAX262相结合实现四阶程控滤...

高电压大功率运算放大器PA42的工作原理、特点及...

PA42是美国APEX公司推出的一种高电压单片场效应管大功率运算放大器,它具有工作电压高(350V)....
发表于 2020-07-31 14:59 136次阅读
高电压大功率运算放大器PA42的工作原理、特点及...

基于DSP技术实现数字锁定放大器的设计和应用分析

数字锁定放大器相比模拟锁定放大器具有稳定、精度高等特点,在频率扫描中有明显的优点。基于TDLAS(T....
发表于 2020-07-31 14:52 114次阅读
基于DSP技术实现数字锁定放大器的设计和应用分析

电池供电的吉他效果器过载踏板设计

目前市场上的典型overdrive设计以9V运行。但是,使用Dialog的IC,可以实现超省电的过载....
发表于 2020-07-31 09:34 403次阅读
电池供电的吉他效果器过载踏板设计

基准电压作用是什么呢?

基准电压源只是一个电路或电路元件,只要电路需要,它就能提供已知电位。这可能是几分钟、几小时或几年。如....
发表于 2020-07-30 17:27 91次阅读
基准电压作用是什么呢?

放大器电路识图入门突破 274页 20.8M 高清书签版

该书的内容比较贴合初学者 资料来自网络资源 ...
发表于 2020-07-29 22:27 808次阅读
放大器电路识图入门突破 274页 20.8M 高清书签版

SDS5054X数字荧光示波器和SVA1032X...

如下图1所示,我们用一台SDG6052X函数/任意波形发生器,一台SDS5054X数字荧光示波器和一....
发表于 2020-07-29 15:58 77次阅读
SDS5054X数字荧光示波器和SVA1032X...

利用运算放大器如何实现低频检相器或混频器的功能设...

一些运算放大器,比如AnalogDevices公司的AD8041和Intersil公司的EL5100....
发表于 2020-07-29 14:59 179次阅读
利用运算放大器如何实现低频检相器或混频器的功能设...

前置运算放大器的噪音分析及利用CMOS工艺实现电...

D类音频功率放大器中,前置运算放大器是一个比较重要的模块,它位于整个拓扑结构中的前面,完成输入信号源....
发表于 2020-07-29 14:46 113次阅读
前置运算放大器的噪音分析及利用CMOS工艺实现电...

高带宽运算放大器的过压保护设计,有哪些解决方案

对于要求过压保护和低失真,低噪声,高带宽的放大器应用,必须特别注意过压保护(OVP)的设计。导致过压....
发表于 2020-07-29 14:42 152次阅读
高带宽运算放大器的过压保护设计,有哪些解决方案

新型光耦合集成隔离放大器的工作原理和应用分析

与以往的隔离放大器相比,3650和3652的优点在于其尺寸小、价格低、具有较宽的带宽且性能可靠。由于....
发表于 2020-07-29 14:35 96次阅读
新型光耦合集成隔离放大器的工作原理和应用分析

适用于宽带低噪声放大器中输入匹配的改进设计

目前最常见的输入匹配结构是源极电感负反馈结构,该结构有利于获得高增益和低噪声系数,但是存在较大的缺陷....
发表于 2020-07-29 14:17 69次阅读
适用于宽带低噪声放大器中输入匹配的改进设计

基于ADS8364与TMS320LF2407实现...

目前现有的测磁仪,采样使用的A/D大多为10位A/D,这使得其采样精度低,测量误差大,而且抗干扰能力....
发表于 2020-07-29 12:59 83次阅读
基于ADS8364与TMS320LF2407实现...

D类数字耳机放大器NJU8721单片IC的功能特...

立体声耳机是一种应用非常广泛的便携式音频装置。新日本无线电(NJR或JRC)公司推出的NJU8721....
发表于 2020-07-29 11:39 75次阅读
D类数字耳机放大器NJU8721单片IC的功能特...

基于窄带LNA与电阻并联反馈结构实现低噪声放大器...

低噪声放大器(LNA)是无线接收系统中的第一个模块,它影响着整个系统的带宽、噪声、功耗等性能。UWB....
发表于 2020-07-29 11:12 109次阅读
基于窄带LNA与电阻并联反馈结构实现低噪声放大器...

计算机软硬件基础知识

随着微电子技术和计算机技术的发展,以及数据采集与处理技术的日益成熟,包括各种传感器向温度、湿度、红外....
发表于 2020-07-29 08:58 1004次阅读
计算机软硬件基础知识

基于双运算放大器AD8592的反相取样保持放大器...

许多应用需要一个输出与其输入信号的取样点反向的取样电路。一个简单的办法,是将一个共同非反向取样保持放....
发表于 2020-07-28 14:21 108次阅读
基于双运算放大器AD8592的反相取样保持放大器...

能承受放大器输出电压出现短路造成过压的电路应用设...

对汽车电子的普遍要求是任何直接连接到线束的设备都必须能承受电池电压的短路。尽管这种要求比较严酷,但它....
发表于 2020-07-28 14:07 97次阅读
能承受放大器输出电压出现短路造成过压的电路应用设...

基于CCCII和MOCCCII实现n阶滤波器信号...

A.Fabre等提出的电流控制传送器(CCCII),克服了电流传送器(CCII)的X端存在的寄生电阻....
发表于 2020-07-28 11:52 50次阅读
基于CCCII和MOCCCII实现n阶滤波器信号...

对高阻抗缓冲放大器实现ESD保护的应用电路设计

在某些测量应用中,如pH值(酸度)和生物电势需要高阻抗缓冲放大器。虽然有几个半导体制造商提供具有低偏....
发表于 2020-07-28 11:43 71次阅读
对高阻抗缓冲放大器实现ESD保护的应用电路设计

通过利用差分放大器消除共模电压产生的误差

史以来(或至少是有精密电子以来),模拟设计者最头痛的问题之一就是 CMV(共模电压)带来的误差,或称....
发表于 2020-07-28 11:38 95次阅读
通过利用差分放大器消除共模电压产生的误差

通过Multisim 7仿真软件对负反馈放大电路...

首先在Multisim 7中创建仿真电路。进入Multi-sim 7仿真环境,从元件库中调用晶体管(....
发表于 2020-07-28 11:32 108次阅读
通过Multisim 7仿真软件对负反馈放大电路...

有没有低功耗,单电源供电源的运放推荐?

有没有低功耗,单电源供电源的运放推荐的吗 ...
发表于 2020-07-28 10:20 213次阅读
有没有低功耗,单电源供电源的运放推荐?

一个NE555加运算电路产生对应波形的问题

放大器输出图片中这个Ton45ms,Toff5ms,幅度是15V的这样个波形该怎么设计555和确定电路阻值参数...
发表于 2020-07-27 13:34 407次阅读
一个NE555加运算电路产生对应波形的问题

AD8220单电源输出电压范围为什么达不到?

差模75mv,共模2.5v,AD8220电源为+5V单电源,放大倍数25倍,为什么我的输出电压达不到25倍。 技术手册中单电源+5...
发表于 2020-07-25 08:57 101次阅读
AD8220单电源输出电压范围为什么达不到?

低功耗、高精度放大器与可编程片上系统无线Mesh节点相结合案例

本解决方案结合了近年来低功耗、高精度放大方面的研究进展,兼具同等的低功耗、高可靠性无线Mesh网络功能。支持实现这...
发表于 2020-07-25 08:00 2323次阅读
低功耗、高精度放大器与可编程片上系统无线Mesh节点相结合案例

1.8V单电源的高性能采样保持放大器

AD9254-150EBZ,用于AD9254的评估板是单芯片,1.8V单电源,14位,150 MSPS模数转...
发表于 2020-07-22 11:46 202次阅读
1.8V单电源的高性能采样保持放大器

快速判断运算放大器(闭环,有反馈)是什么功能电路

请教一下大家,简单的运算放大电路通过虚短和虚断可以很快分析是什么功能电路,如果是复杂的,列公式求要好久,有快速...
发表于 2020-07-21 17:26 284次阅读
快速判断运算放大器(闭环,有反馈)是什么功能电路

LOG101对数比放大器的数据手册

  特征   易于使用的完整核心功能   高精度:50年内0.01%FSO   宽输入动态范围:7.5年,100pA至3.5mA...
发表于 2020-07-21 15:38 303次阅读
LOG101对数比放大器的数据手册