运放参数解析：电压反馈型运放电路的五个增益

今天给大家介绍一下电压反馈型运放电路的五个增益：

1. 开环增益
2. 闭环增益
3. 噪声增益
4. 信号增益
5. 环路增益

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在设计运放电路时我们似乎很容易忽略这三个参数，感觉将运放配置为负反馈，然后按照所需的功能接上几颗电阻电容就大功告成了，其实这是存在一定隐患的，或者说存在一定的风险使得电路无法正常工作。为了搞清楚这里面的道理，我们需要先明白与运放电路有关的上述几个增益分别是什么?

运放的开环增益AoL指的是运放开环状态下输出与输入电压之间的增益。我们都知道理想运放的AoL为无穷大，但实际运放的AoL是有限的，其值一般约80dB~150dB，该值会出现在运放的数据手册表格中。此外数据手册还会给出Aol与频率之间的曲线如图1所示。表格中的Aol数值实际是指输入信号频率从0至运放第一极点下的增益，当输入信号频率高于第一极点频率后Aol将下降。

OPA2607 Aol vs frequency

那第一极点又是什么呢？为了使用户更方便稳定使用运放，实际运放内部都被补偿为单极点系统或者双极点系统。如下图2所示，A图为Aol仅有一个极点P1的运放，故称该极点为第一极点，而图B 为Aol有两个极点的运放，故极点P1为第一极点，极点P2为第二极点。

图2 运放极点

当某款运放为双极点运放且Aol=0对应的频率小于第二极点频率，此时该运放在整个Aol范围内可实现闭环系统无条件稳定，这种运放的数据手册种一般会写着：“单位增益稳定”。如ADI运放LT1358数据手册所示。

图3 LT1358 datasheet

对于单极点运放，我们只要知道DC Aol和单位增益对应的穿越频率就可以绘制出该运放的开环增益Bode图。

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接下来介绍闭环增益Acl。根据闭环系统的理论可知闭环增益为

式中Anoise为运放电路的噪声增益，Aol为运放开环增益。由于运放Aol通常很大所以可以认为

即闭环增益等于噪声增益，此外我们还听说过一个参数叫反馈系数β，它等于闭环增益Acl的倒数即

03，04

那噪声增益Anoise和信号增益Asignal又是什么呢?下面给出如下三个运放电路来介绍Anoise和Asignal。

图4

图4A为同向比例放大电路，其Anoise和Asignal分别为

图4B为反向比例放大电路1，其Anoise和Asignal分别为

图4C为反向比例放大电路2，其Anoise和Asignal分别为

根据以上三个电路我们可以总结出噪声增益其实就是以同向比例放大器去分析电路时得出的增益，而信号增益是从信号输入端Vin分析对应的增益。

此外上述噪声增益和信号增益的表达式中不仅仅局限于电阻，实际可以替换为对应位置的阻抗。

那噪声增益Anoise和信号增益Asignal有什么用呢？首先说噪声增益Anoise对于分析运放电路的稳定性非常重要，我会在后续文章中介绍如何分析运放电路稳定性。而信号增益的意义就不言而喻了，我们设计电路时必然要关注Asignal的。

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至此还剩下最后一个参数—环路增益Aloop。

认识上述几个增益参数后，环路增益变得非常简单，其等于

由上式可知环路增益其实为开环增益与噪声增益或者闭环增益之差，其也是用于判断运放电路稳定性的重要参数。

OK，关于运放输入输出电压范围的几点问题今天就和大家分享到这里，喜欢笔者的读者请点击下方公众号名片关注笔者，您的关注与支持将转换为笔者前进的动力，小生将在后续的推送中不断送出更多优质内容，关注后还可加入技术交流群与各路大神共同探讨进步。

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