1 简介
该电路可对两个输入信号进行求和(相加),并将其在输出端反相。输入信号通常要求低阻抗源,因为该电路的输入阻抗由输入电阻R1和R2决定。反相放大器的共模电压等于连接到同相节点的电压。
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
- 匹配好输出源的阻抗和运放电路的输入阻抗
- 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R3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 R3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:
- 选择R3
R3 = 20kΩ
- 计算Vi1所需的增益。对于该设计,输出摆幅的一半可用于每个输入
- 计算R1的值
- 计算Vi2所需的增益。对于该设计,输出摆幅的一半可用于每个输入
- 计算R2的值
- 计算小信号电路带宽,以确保它满足10kHz要求。确保使用电路的噪声增益 (NG) 或同相增益。在计算噪声增益时,请注意,R1和 R2是并联的。
闭环带宽是102kHz,而设计的目标是10kHz,满足使用要求
- 计算最小压摆率要求,以最大限度地降低转换导致的失真。
SR OPA170 =0.4V/µs,因此它满足该要求
- 为了避免稳定性问题,确保器件的增益设置电阻器和输入电容创建的零点大于电路的带宽
Ccm 和 Cdiff 分别是共模和差分输入电容
5 电路仿真
时域仿真:
频域仿真: