反相放大器电路和T形网络反相放大电路与仿真

模电系列文章目录

《三极管BJT特性》
《绝缘栅极场效应管MOSFET特性》
《三极管基本放大电路静态及动态参数计算》
《三极管三种基本放大电路：共射、共集、共基放大电路》
《集成运放电路组成及其各部分的作用》
《差分放大电路分析与仿真》
《差分放大电路的四种接法》
《电流源电路》
《互补输出电路（推挽电路）与仿真》
《运放保护电路》
《电压跟随器（缓冲器）》
《反相放大器电路和T形网络反相放大电路与仿真》

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一、基本反相放大电路

R’为补偿电阻（平衡电阻），保证集成运放输入级差分放大电路外接电阻的对称性。其值为uI=0时反相端输入端的总等效电阻，即各支路电阻的并联，故R’=R//Rf。

uo和uI关系求解：
根据虚短虚断，故
$$u_N=u_P=0，i_P=i_N=0$$
根据KCL，节点N
$$i_R=i_F$$
$$\frac{u_I-u_N}{R}=\frac{u_N-u_O}{R_f}$$
故
$$u_o=-\frac{R_f}{R}{u}_I$$

从电路输入端和地之间看进去的等效电阻等于输入端和虚地之间看进去的等效电阻，所以电路的输入电阻
$$R_i=R$$

对于输入电阻，阻值越大越好，主要是为了减小对信号源的影响，确保测量或处理的信号尽可能接近原始信号，从而提高精度和效率。

为了增大输入电阻，则必须增大R，R与放大系数相关。在确定放大系数的情况下，R越大，则Rf越大。

当电路中电阻取值过大，电阻受限于工艺，稳定性差且噪声大；当Rf阻值与集成运放的输入电阻等数量级时，比例系数会发生较大变化，其值将不仅决定于反馈网络，还与集成运放参数有关。

实际应用中，Rf常采用阻值较小的电阻，达到数值较大的比例系数，并且具有较大的输入电阻。

二、T形网络反相放大电路

在基本电路中，因反馈电流与输入电流相等，使放大系数为-Rf/R。若iF远大于iI，利用阻值不大的电阻就可以得到较大的输出电压，即T形网络，从而获得同等的放大系数。

节点N的电流方程为
$$\frac{u_I}{R_1}=-\frac{u_M}{R_2}$$
$$u_M=-\frac{R_2}{R_1}\ast u_I$$
$$i_3=-\frac{u_M}{R_3}=\frac{R_2}{R_1\ast R_3}\ast u_I$$
$$i_4=i_2+i_3=\frac{u_I}{R_1}+\frac{R_2}{R_1\ast R_3}\ast u_I$$
$$u_o=-i_2{R}_2-i_4{R}_4$$
$$u_o=-\frac{R_2+R_4}{R_1}(1+\frac{R_2//R_4}{R_3})u_I$$

T形网络反相放大电路输入电阻：$$R_i=R$$
若要求放大倍数为-50且Ri=100kΩ，则R1应取R2和R4也取100kΩ，T形网络R3=2.08kΩ，基本反相放大电路Rf=5MΩ。

三、基本反相放大电路仿真

C1、C2是去耦电容

四、T形网络反相放大电路仿真

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