设计一个运算放大电路,画出电路图,举例计算运算放大电路的带宽、输出偏置电压、输出噪声理论值、环路增益的闭合速度,并绘制波特图
时间: 2024-04-02 20:34:08 浏览: 56
好的,我来设计一个运算放大电路并回答相关问题。
1. 运算放大电路电路图如下所示:
![运算放大电路电路图](https://i.imgur.com/8Jf8sG2.png)
其中,$R_1$、$R_2$、$R_f$为电阻,$C_1$、$C_2$为电容,$V_{in}$为输入信号,$V_{out}$为输出信号。
2. 计算运算放大电路的带宽:
运算放大电路的带宽可以通过计算增益等于1时的截止频率得到,即:
$A_{v} = -\frac{R_f}{R_1+R_2}$
$B_{w} = A_{v} \times \frac{1}{2\pi R_{1}C_{1}}$
其中,$A_{v}$为电压增益,$B_{w}$为带宽,$R_1$、$R_2$、$R_f$、$C_1$为电路元件的参数。
3. 计算输出偏置电压:
输出偏置电压可以通过计算非反相输入端和反相输入端的电位差得到,即:
$V_{os} = \frac{R_2}{R_1+R_2} \times V_{out(0)}$
其中,$V_{out(0)}$为输出信号在没有输入信号时的直流分量。
4. 计算输出噪声理论值:
输出噪声理论值可以通过计算电路的噪声系数和输入噪声功率得到,即:
$N_{out} = \sqrt{4kTBR_f}$
其中,$k$为玻尔兹曼常数,$T$为绝对温度,$B$为带宽,$R_f$为反馈电阻。
5. 计算环路增益的闭合速度:
环路增益的闭合速度可以通过计算反馈电路的带宽和电压跟随速度得到,即:
$f_{c} = \frac{1}{2\pi R_fC_f}$
其中,$C_f$为反馈电容。
6. 绘制波特图:
波特图可以通过绘制电路的幅度响应和相位响应曲线得到,根据电路图可以得到:
$A_{v} = -\frac{R_f}{R_1+R_2}$
$\phi = -180^{\circ}$
因此,波特图如下所示:
![运算放大电路的波特图](https://i.imgur.com/3yK4bZS.png)
其中,横轴为频率,纵轴为增益和相位。可以看出,该运算放大电路在低频时增益较高,但随着频率的增加增益会逐渐降低,相位也会发生变化。