运算放大器稳定性分析：RO与ROUT的探索

"TI运放学习资料3，深入讲解了运算放大器的稳定性和输出阻抗，适合于增益带宽小于20MHz的电压反馈运放设计，内容包括RO和ROUT的定义、计算方法以及如何在SPICE仿真中考虑它们的影响。" 本文档是TI公司关于运算放大器（运放）学习系列的第三部分，主要讨论了运放的输出阻抗特性，特别是RO（开环输出阻抗）和ROUT（闭环输出阻抗）的概念。作者Tim Green强调了这些概念在稳定运放电路，尤其是驱动容性负载时的重要性。 首先，RO定义为运放的开环输出阻抗，它在分析未接入反馈网络时的运放行为时非常关键。而ROUT则表示运放接入闭环系统后的输出阻抗，即考虑了反馈效应后的输出阻抗。图3.0清晰地展示了这两者之间的差异，RO是基础的开环阻抗，而ROUT则是经过闭环增益（Aolβ）衰减后的输出阻抗。 在图3.1中，作者给出了一个简化的运放模型，用于解释RO和ROUT的关系。模型显示了一个理想运放，其中输入端有高输入阻抗，误差电压VE通过RDIFF产生，并由运放的开环增益Aol放大。输出电压VOUT与输出电流IOUT之间的关系定义了 Rout。 根据这个模型，通过一系列数学推导（见图3.2），可以得出 Rout 是 RO 和 Aolβ 的函数，其中β是反馈系数，等于VFB（反馈电压）除以VOUT。当反馈环路的增益很大时，闭环输出阻抗ROUT显著小于开环输出阻抗RO。 对于实际应用，文中指出，由于印制板的寄生电容、电感以及电阻中的寄生电容和电感等因素，随着运放带宽增加，这些因素会更加显著地影响电路稳定性。因此，作者特别关注增益带宽小于20MHz的运放，因为在这个范围内，上述问题更为突出。 为了帮助读者理解和设计实际电路，文档还介绍了如何从运放的数据手册中获取RO信息，以及在数据手册未提供RO的情况下如何通过实验测量。此外，作者还提到了使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）仿真软件进行运放模型建模和环路增益测试，以考虑RO对容性负载驱动的影响。 这份学习资料深入浅出地探讨了运放稳定性和输出阻抗的关键点，为设计者提供了实用的工具和方法，以便更好地理解和优化使用增益带宽小于20MHz的电压反馈运放的电路设计。