T型网络相同放大电路的工作原理分析

主要内容：T型网络相同放大电路工作原理分析与测试

1、工作原理分析

当需要设计闭环增益Av=100且电阻R1=10kΩ的同相放大电路时，电阻R2约为1MΩ。然而该电阻值在实际应用电路中使用时并不现实，电阻值太大时精度、稳定度、干扰抑制性均大大降低，所以通常采用T型网络提高同相放大电路的放大倍数。

图1.16 T型网络同相放大器电路

图1.16为T型网络同相放大电路，整理得到电路放大倍数：

其中：R1为kΩ级别电阻，具体大小由输入信号决定，该阻值基本决定运放反馈电流大小;R2通常为10倍R1阻值，然后再计算R3和R4阻值。为实现电路的稳定性和抗干扰性能，电阻值通常选择100kΩ以内。

图1.16中T型网络同相放大电路的放大倍数为：

当输入信号为10mV时对电路进行仿真测试：

a、偏置点分析：Bias Point

利用偏置点分析，计算小信号电压增益、输入阻抗、输出阻抗和每个元器件相对输出信号的灵敏度，仿真设置如图1.17所示。

图1.17 偏置点仿真分析设置

偏置点仿真分析结果：

小信号特性：

通过仿真分析结果可得：T型网络同相放大电压增益约为106;输入阻抗为运放正相输入端阻抗;输出阻抗为1.390E-01;电阻R1和R3对输出电压最敏感，分别约为1%和-1%;电阻R2和R4灵敏度次之;所以电阻R1和R3的精度和稳定度对电路输出稳定性影响至关重要。

b、瞬态和参数仿真分析：Time Domain、Parametric Sweep

图1.18 瞬态仿真分析设置

图1.19 参数仿真分析设置

对电路进行瞬态和参数仿真分析，如图1.18和图1.19所示，仿真时间2ms，最大步长5us;电阻R1阻值分别为0.5k和1k，对应放大倍数分别为：206和106。仿真结果如图1.20所示。

图1.20 输出电压波形

图1.20为瞬态和参数仿真波形，当输入电压V(IN)为10mV正弦波时，输出电压V(VOUT)峰值分别为2.06V和1.06V，电路分别实现206倍和106倍同相放大。

正如期望所料，所有电阻值均小于100kΩ，但却实现百倍放大。与通常设计题目一样，以上设计不存在唯一解。但由于电阻值存在容许误差，所以放大器的实际增益值将会在一定范围内波动，读者可以进行蒙特卡洛和最坏情况分析来仿真分析和验证。

2、附录——关键仿真器件模型

模型lib