单反馈运放电路如何开环频域仿真？得到闭合速率与相位裕度

之前学习了Bode图与稳定性判据理论。接下来解释如何用开环SPICE仿真，来得到放大电路的闭合速率与相位裕量。

为了获得闭合速率与相位裕量，我们需要Aol，1/β以及Aolβ曲线。但是这些曲线无法从一个标准的闭合回路架构中得到。为了获得这几组曲线，电路的反馈回路需要断开，然后用一个小信号在断开处进行激励。然后在运放的反相端得到Vfb，在输出端得到Vo，通过这两项我们可以推导得出我们所需要的曲线。

然而单纯的断开反馈回路，是无法得到正确的仿真结果的。没有合适的直流偏置，输出会直接饱和到任意一个电源轨，导致不正确的输出，如图所示运放输出接近正相电源，得到错误的Aol与Aolβ曲线。

为了在SPICE中得到正确的开环曲线，电路必须要对直流建立反馈，但对交流是开路的。在左上角的图中，通过L1开关对直流闭合，C1开关对直流断开。直流的闭合使得输出正确的偏置，通常是在供电的中心点。

左下角的电路是通过L1对交流信号开路，C1对交流信号短路，环路对交流信号是断开的。因而交流AC仿真可以得到开环曲线，幸好通过SPICE的理想模型，这种方法可以同时满足直流和交流的要求。

L1是1T的电感，C1是1T的电容，对于直流信号L1为短路，而C1为开路，提供合适的直流偏置；对于交流信号L1为开路，而C1为短路，从而提供了合适的交流通路。

因而此处我们推荐使用标准的开环SPICE电路设置，反馈环路在运放的输出与反馈网络之间断开。交流信号从反馈网络中注入，在运放的输出端接测量得到Vo，在反馈点测量得到Vfb。由于断开了回路，可以得到所需要的曲线Aol_loaded=Vo/Vfb，1/β=1/Vfb，Aolβ=Vo。

很多电路可以运用开环SPICE电路仿真。在实际电路中不知在何处断开环路而感到困惑时，可以用这些例子作为参考。注意为了得到正确的稳定性分析结论，运放输出端所接的负载必须直接体现在电路中，而不应该放置在电感的另外一端，否则就体现出不同的负载效应。

　　审核编辑：汤梓红