前言

“虛短、虛斷”是大學(xué)老師講解運放電路分析第一堂課的主要內(nèi)容，按照該方法進行同相和反相放大電路分析可謂手到擒來，隨著單極點運放的問世，使得運放電路設(shè)計更加游刃有余；但是老師也說過：“可以按照該方法分析電路，但在實際設(shè)計時由于輸入電容、輸出阻抗、負載電容等參數(shù)的影響將會產(chǎn)生附加極點，使得運放電路產(chǎn)生超調(diào)和振蕩，當(dāng)頻率變化時，電容、電感的實際特性都將改變，這些都會對電路產(chǎn)生影響——系統(tǒng)變得不穩(wěn)定”。當(dāng)時還不懂什么是零點和極點以及系統(tǒng)不穩(wěn)定，只感覺運放電路太簡單了?，F(xiàn)在回想起來感覺不是電路簡單，而是自己當(dāng)年太簡單了。工作之后發(fā)現(xiàn)如果設(shè)計的放大電路精度太低、噪聲太大、線性電源帶容性負載就會炸機，慢慢地就加深了對運放電路的理解，但已經(jīng)是工作10年后的自己了。不知其他運放電路設(shè)計工程師是否也有同感。如果一個人想走得快就一個人走，如果想走得遠就一起走吧！

本書結(jié)合運放電路進行環(huán)路控制理論學(xué)習(xí)與設(shè)計，首先，進行簡單運放電路分析，運用反饋控制理論和穩(wěn)定性判定準則進行時域/頻域計算和仿真分析，當(dāng)計算結(jié)果和仿真結(jié)果一致時再進行實際電路測試，使得三者有機統(tǒng)一；然后，改變主要元器件參數(shù)，使電路工作于振蕩或超調(diào)狀態(tài)，此時測試穩(wěn)定裕度，應(yīng)該與穩(wěn)定判據(jù)相符合；最后，設(shè)計反饋補償網(wǎng)絡(luò)使電路重新工作于穩(wěn)定狀態(tài)，通過這整個過程幫助讀者透徹理解運放電路環(huán)路控制分析與設(shè)計方法。

本書通過對運放電路環(huán)路的穩(wěn)定性進行工作原理分析、仿真和實際測試，使讀者能夠?qū)σ延须娐窂氐桌斫?，并且通過計算和仿真分析對原有電路進行改進，以便設(shè)計出符合實際要求的運放電路，達到實際應(yīng)用的目的。利用如下三步學(xué)習(xí)法進行運放電路環(huán)路穩(wěn)定性原理分析、經(jīng)典圖樣解剖、實際產(chǎn)品設(shè)計，使設(shè)計人員真正懂得運放電路系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與設(shè)計：

1）原理分析——初步理解運放電路的工作特性、控制、反饋。

2）仿真計算——根據(jù)電路技術(shù)指標計算整體參數(shù)，并利用仿真分析對電路進行整體測試，包括交流、直流、瞬態(tài)、開環(huán)、閉環(huán)，尤其是電路環(huán)路穩(wěn)定性。

3）樣機測試——搭建實際電路進行測試，包括穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)；并且改變參數(shù)與設(shè)置對電路進行全面測試，包括穩(wěn)定與振蕩，并與原理分析和仿真計算進行對比，使得三者有機統(tǒng)一。

本書的主要內(nèi)容如下：

第1章：主要講解運放電路環(huán)路穩(wěn)定性判定準則。首先講解增益裕度、相位裕度、峰值與振鈴、勞斯穩(wěn)定判據(jù)，之后結(jié)合實例對具體判定準則進行深入介紹；然后總結(jié)環(huán)路測試方法，包括Aol與1/β閉合速度法、雙注入法以及饋通的影響；最后根據(jù)運放數(shù)據(jù)手冊建立其傳遞函數(shù)模型，包括輸入電容以及輸出阻抗，并詳細分析RLC模型在頻域分析時的工作特性。

第2章：主要講解運放電路單反饋補償設(shè)計。首先講解ZI輸入網(wǎng)絡(luò)、ZF反饋網(wǎng)絡(luò)計算和容性負載頻率特性；然后詳細講解補償設(shè)計，包括隔離電阻補償、反饋電容補償和噪聲增益補償，并對同相放大電路、反相放大電路進行噪聲增益補償設(shè)計；最后結(jié)合實例對噪聲增益補償電路進行實際測試。

第3章：主要講解運放電路R_iso雙反饋補償設(shè)計。首先確定雙反饋設(shè)計準則，之后分析計算雙反饋FB₁和FB₂；然后結(jié)合典型電路進行雙反饋補償測試；最后利用跟隨器電路進行實際電路雙反饋設(shè)計與工作特性測試。

第4章：主要對運放電路設(shè)計實例進行工作原理分析、反饋補償設(shè)計、頻域穩(wěn)定性和瞬態(tài)測試，包括熱電偶變送器、儀用放大電路、復(fù)合放大電路、運放OPAX192模型建立及其應(yīng)用電路設(shè)計。

第5章：主要對運放電路擴展設(shè)計實例進行工作原理分析、頻域穩(wěn)定性測試、瞬態(tài)測試以及功能擴展。

第6章：主要利用運放跟隨電路進行環(huán)路穩(wěn)定性測試與補償設(shè)計，電路分析和補償方法全部來自前5章的內(nèi)容；通過設(shè)置開關(guān)改變電路工作狀態(tài)，對每種工作狀態(tài)首先進行工作原理分析，然后進行仿真驗證，最后進行實際電路測試，利用三步學(xué)習(xí)法系統(tǒng)掌握運放電路環(huán)路穩(wěn)定性分析與設(shè)計。

本書附帶全部電路的PSpice仿真程序、測試電路圖、電路板和實際測試波形，可通過仿客QQ群336965207進行下載，以供讀者學(xué)習(xí)；由于分析過程中多次對仿真設(shè)置進行修改，所以程序初始運行結(jié)果并非與書中仿真波形一致，讀者務(wù)必按照書中內(nèi)容進行自行設(shè)置，或者獨立繪制電路進行仿真驗證——紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行！

張東輝

2020年8月