反相放大器电路设计步骤以及仿真
一.前言
所谓反相放大器电路，就是输入信号按比例放大，并且输出信号和输入信号相位相差180度，这意味着输入是正电平，那么输出就是负电平，反之亦然，通过Rf和Ri的阻值比例设置放大倍数，反向放大器电路有着优秀的线性特性，一般用作直流放大器，并且一般也用作跨导放大器，也就是把电流输入信号转化成电压输出信号。接下来我们就讲一下反相放大器电路的设计步骤以及仿真。
二.反相放大器电路设计以及仿真
1.设计指标如下：其中电路增益为：–3V/V；
| 输入 | 输出 | 频率 | 电源 | |||
| 最小电压 | 最大电压 | 最小电压 | 最大电压 | f | VCC | VEE |
| -3V | +3V | -9V | +9V | 2KHz | +15V | -15V |
2.设计步骤
a.计算电路的传递函数：Vo=-Vi*Rf/Ri；
b.确定Ri的阻值：电路输入阻抗主要由Ri决定，那么Ri应该大于信号源的内阻，至少不能处于同一量级，因为输入信号其实是二者的分压比，这样比如信号源内阻是10欧姆，则Ri按1K来设置，这样信号源部分的增益误差大概是1%。
c.根据电路增益计算反馈电阻的阻值Rf；
由传递函数可以计算出Rf=2*1000=2000Ω；
d.带宽问题，当谈到放大器的带宽时,我们讨论的其实一般是小信号带宽，小信号带宽由同相增益和运算放大器增益带宽积(GBP) 决定。信号带宽=增益带宽积/噪声增益，那么什么是噪声增益呢？我们在设计电路时一般关注的是信号增益，噪声增益其实是与运算放大器输入端串联的噪声源的增益，它的定义就是等于它等于同向放大器电路的信号增益；
所以噪声增益=1+Rf/Ri=4；可以得出增益带宽积为4*2KHz=8KHz；所以我们所选运放的增益带宽积要大于8
e.根据信号频率计算一下最小的输出压摆率要求：
SR>2*3.14*9V*2KHz=0.113V/us；
综上我们选择选型TL051运放：
共模输入电压范围满足要求
输出电压范围满足要求：
带宽满足要求：
压摆率满足要求：
接下来进行仿真验证：
仿真电路图：
直流输出特性仿真结果：
交流仿真结果：
三.总结
由直流仿真以及交流仿真结果可知直流输出电压，以及交流特性都达到了设计目标值，需要注意的就是计算带宽的时候要用噪声增益而非信号增益哦。
审核编辑：汤梓红
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