运放增益计算器
同相 / 反相增益、输出摆幅与饱和判定
本页算什么
免费段是直流口径:理想增益、理论输出、按供电轨与预留判定输出会不会饱和。直流增益对不代表信号频率下还对——闭环带宽把增益压下去多少、大信号会不会压摆失真、偏置电流在反馈电阻上积累多少失调,这三件事在下方专业段校核。
直流增益对,不代表信号频率下还对。这里补上免费段没有的三条校核:闭环带宽 fc = GBW/噪声增益与信号频率下的实际增益缩水(反相的噪声增益也是 1+Rf/Rin,带宽常被高估);满功率带宽 fp = SR/(2π·Vpeak)——GBW 够不等于大信号不失真,压摆不足波形变三角;输出失调 ≈ Ib×Rf 及其占输出信号的百分比。不满足时反解 GBW 下限与 SR 下限。
电路参数
器件参数
全部查数据手册填入——本工具不内置任何运放型号的数据
运放同相和反相增益有什么区别?
同相放大增益为 1 + Rf/Rin,输出与输入同相;反相放大增益为 −Rf/Rin,输出相位反转。两者都要检查输出摆幅是否超过供电范围。还有一个常被搞错的点:决定闭环带宽的是噪声增益 1 + Rf/Rin,同相与反相都一样——反相放大器按信号增益 Rf/Rin 估带宽会高估。
GBW(增益带宽积)怎么用来选运放?
闭环带宽 ≈ GBW/噪声增益。工程惯例要求 GBW ≥ 噪声增益 × 信号最高频率的 5~10 倍(经验值),对增益精度有明确要求的场合按实际缩水百分比判定:信号频率下的实际增益 = 直流增益 ÷ √(1+(f/fc)²)。注意 GBW 只对电压反馈型运放是常数,电流反馈型(CFB)不适用这个口径。
GBW 够了为什么输出波形还是失真?
GBW 管的是小信号带宽,大信号还受压摆率 SR 限制:正弦输出的斜率峰值是 2π·f·Vpeak,超过 SR 波形就变成三角波(压摆失真)。满功率带宽 fp = SR/(2π·Vpeak)——大信号正弦的最高可用频率由它决定,常常比 GBW 给出的闭环带宽低得多。压摆不足没有补偿办法,只能换器件或降低幅度/频率。
输入偏置电流 Ib 会造成多大误差?
工程近似:反相端偏置电流流经反馈电阻产生输出失调 ≈ Ib×Rf。100nA 配 10kΩ 是 1mV 量级,但同样的 Ib 配 1MΩ 反馈就是 100mV——高增益、大电阻、双极型运放三者凑齐时这项误差会吃掉大半个输出摆幅。精密场合还要把输入失调电压 Vos 及其温漂一并计入(查数据手册)。
输出摆幅预留(headroom)是什么?
绝大多数运放的输出够不到供电轨:普通运放要留 1~3V,轨到轨输出(RRIO)也要留几十 mV。免费段按你填的预留值判定理论输出是否超限;负载重的时候摆幅还会进一步缩水,以数据手册的输出摆幅-负载曲线为准。
运算放大器与模拟电路相关工程知识
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模拟电路调试是硬件工程师的硬功夫。本文总结 10 个最常见的调试错误:电源去耦电容位置错误、单点接地 vs 多点接地误用、模数地未分离、运放输出未串保护电阻、输入未加 RC 滤波导致高频振荡、PCB 平行长走线引入串扰、热焊盘未打过孔散热不良、示波器探头地线过长引入振铃、信号回流路径断裂、去耦电容容值/材质选错,并给出每个错误的具体排查方法与整改方案。
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压电传感器前置放大:闭环增益 100 倍、信号 10kHz、输出 5V 峰值。用 GBW=0.6MHz、SR=0.3V/µs 的精密运放,闭环带宽只有 6kHz——10kHz 处实际增益掉到 51.5,幅值误差 48%;压摆率墙更狠:全功率带宽 9.5kHz<10kHz,正弦直接三角化。1% 精度需要闭环带宽 70kHz、GBW≥7MHz、SR≥0.32V/µs,换 GBW=10MHz/SR=9V/µs 型号两堵墙都翻过。逐数可复算。
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