1 简介
同相放大电路输入阻抗为运放的极高输入阻抗(GΩ级),因此可处理高阻抗输入源信号。同相放大器的共模电压等于输入信号。
2 设计目标
2.1 输入
2.2 输出
2.3 频率
2.4 电源
3 电路设计
根据设计目标,最终设计的电路结构和参数如下图:
注意事项:
- 使运算放大器工作在线性输出范围
- 该电路的输入阻抗等于放大器的输入阻抗
- 使用高阻值电阻可能会减小电路的相位裕度(与输入电容形成低通效应),并在电路中引入额外的噪声
- 避免将电容负载直接放置在放大器的输出端,以最大程度地减少稳定性问题
- 同相放大器的小信号带宽取决于电路的增益和放大器的增益带宽积。可通过添加与R1并联的电容器来完成额外滤波。如果使用了高阻值电阻,那么添加与 R 1 并联的电容器还将提高电路的稳定性
- 大信号性能可能会受到压摆率的限制。因此,应检查数据表中的最大输出摆幅与频率间的关系图,以最大程度地减小转换导致的失真
4 设计计算
该电路的传递函数:
- 计算增益
- 计算R1和R2
取R1 = 9.09kΩ,
- 计算输入信号不失真要求的最小压摆率SR = 1.256V/us < 1.5V/us(OPA171)
- 为了避免稳定性问题,确保器件的增益设置电阻和输入电容创建的零点大于电路带宽
注:Ccm 和Cdiff 分别是 OPA171 的共模和差分输入电容
5 电路仿真
时域仿真:
频域仿真: