T型网络反相放大电路的工作原理分析

1.工作原理分析

当需要设计闭环增益Av=-100且输入电阻Ri=R1=50kΩ的反相放大电路时，要求反馈电阻R2为5MΩ。然而该电阻值在实际应用电路中使用并不现实，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型网络提高反相放大电路的放大倍数。

图1.36 T型网络反相放大电路

图1.36为T型网络反相放大电路，整理得到电路放大倍数：

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1.37所示。

图1.37 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型网络反相放大电压增益为-100;输入阻抗为1.000E+03，即是R1阻值;输出阻抗为1.390E-01;电阻R1和R3对输出电压最敏感，分别为-1%和0.9%;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1.38 瞬态仿真分析设置

图1.39 参数仿真分析设置

对电路进行瞬态和参数仿真分析，如图1.38和图1.39所示，仿真时间2ms、最大步长5us;电阻R1的阻值分别为：1k、0.5k和0.25k，对应放大倍数分别为：-100、-200和-400。仿真结果如图1.40所示。

图1.40 输入和输出电压波形

图1.40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)峰值电压分别为：1V、2V和4V，电路分别实现-100倍、-200倍和-400倍反相放大。

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进行验证。

2.附录——关键仿真器件模型