1.工作原理分析

當(dāng)需要設(shè)計(jì)閉環(huán)增益Av=-100且輸入電阻Ri=R1=50kΩ的反相放大電路時(shí)，要求反饋電阻R2為5MΩ。然而該電阻值在實(shí)際應(yīng)用電路中使用并不現(xiàn)實(shí)，電阻值太大時(shí)精度、穩(wěn)定度、干擾抑制性均大大降低，所以通常采用T型網(wǎng)絡(luò)提高反相放大電路的放大倍數(shù)。

圖1.36 T型網(wǎng)絡(luò)反相放大電路

圖1.36為T型網(wǎng)絡(luò)反相放大電路，整理得到電路放大倍數(shù)：

當(dāng)輸入信號(hào)為10mV時(shí)對(duì)電路進(jìn)行仿真測(cè)試：

a、偏置點(diǎn)分析：Bias Point

利用偏置點(diǎn)分析計(jì)算小信號(hào)電壓增益、輸入阻抗、輸出阻抗和每個(gè)元器件相對(duì)輸出信號(hào)的靈敏度，仿真設(shè)置如圖1.37所示。

圖1.37 偏置點(diǎn)仿真分析設(shè)置

偏置點(diǎn)仿真分析結(jié)果：

小信號(hào)特性：

通過(guò)仿真分析結(jié)果可得：T型網(wǎng)絡(luò)反相放大電壓增益為-100;輸入阻抗為1.000E+03，即是R1阻值;輸出阻抗為1.390E-01;電阻R1和R3對(duì)輸出電壓最敏感，分別為-1%和0.9%;電阻R2和R4靈敏度次之;所以電阻R1和R3的精度和穩(wěn)定度對(duì)電路輸出穩(wěn)定性影響至關(guān)重要。

b、瞬態(tài)和參數(shù)仿真分析：Time Domain、Parametric Sweep

圖1.38 瞬態(tài)仿真分析設(shè)置

圖1.39 參數(shù)仿真分析設(shè)置

對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)和參數(shù)仿真分析，如圖1.38和圖1.39所示，仿真時(shí)間2ms、最大步長(zhǎng)5us;電阻R1的阻值分別為：1k、0.5k和0.25k，對(duì)應(yīng)放大倍數(shù)分別為：-100、-200和-400。仿真結(jié)果如圖1.40所示。

圖1.40 輸入和輸出電壓波形

圖1.40為瞬態(tài)和參數(shù)仿真波形，當(dāng)輸入電壓V(IN)為10mV正弦波時(shí)，輸出電壓V(VOUT)峰值電壓分別為：1V、2V和4V，電路分別實(shí)現(xiàn)-100倍、-200倍和-400倍反相放大。

正如期望所料，所有電阻值均小于100kΩ但卻實(shí)現(xiàn)百倍放大。與通常設(shè)計(jì)題目一樣，以上設(shè)計(jì)不存在唯一解。但由于電阻值存在容許誤差，所以放大器的實(shí)際增益值將會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，讀者可以進(jìn)行蒙特卡洛和最壞情況分析進(jìn)行驗(yàn)證。

2.附錄——關(guān)鍵仿真器件模型