前言

“虛短、虛斷”是大學老師講解運放電路分析第一堂課的主要內容，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，但在實際設計時由于輸入電容、輸出阻抗、負載電容等參數的影響將會產生附加極點，使得運放電路產生超調和振蕩，當頻率變化時，電容、電感的實際特性都將改變，這些都會對電路產生影響——系統變得不穩定”。當時還不懂什么是零點和極點以及系統不穩定，只感覺運放電路太簡單了。現在回想起來感覺不是電路簡單，而是自己當年太簡單了。工作之后發現如果設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，但已經是工作10年后的自己了。不知其他運放電路設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！

本書結合運放電路進行環路控制理論學習與設計，首先，進行簡單運放電路分析，運用反饋控制理論和穩定性判定準則進行時域/頻域計算和仿真分析，當計算結果和仿真結果一致時再進行實際電路測試，使得三者有機統一；然后，改變主要元器件參數，使電路工作于振蕩或超調狀態，此時測試穩定裕度，應該與穩定判據相符合；最后，設計反饋補償網絡使電路重新工作于穩定狀態，通過這整個過程幫助讀者透徹理解運放電路環路控制分析與設計方法。

本書通過對運放電路環路的穩定性進行工作原理分析、仿真和實際測試，使讀者能夠對已有電路徹底理解，并且通過計算和仿真分析對原有電路進行改進，以便設計出符合實際要求的運放電路，達到實際應用的目的。利用如下三步學習法進行運放電路環路穩定性原理分析、經典圖樣解剖、實際產品設計，使設計人員真正懂得運放電路系統穩定性分析與設計：

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——根據電路技術指標計算整體參數，并利用仿真分析對電路進行整體測試，包括交流、直流、瞬態、開環、閉環，尤其是電路環路穩定性。

3）樣機測試——搭建實際電路進行測試，包括穩態與暫態；并且改變參數與設置對電路進行全面測試，包括穩定與振蕩，并與原理分析和仿真計算進行對比，使得三者有機統一。

本書的主要內容如下：

第1章：主要講解運放電路環路穩定性判定準則。首先講解增益裕度、相位裕度、峰值與振鈴、勞斯穩定判據，之后結合實例對具體判定準則進行深入介紹；然后總結環路測試方法，包括Aol與1/β閉合速度法、雙注入法以及饋通的影響；最后根據運放數據手冊建立其傳遞函數模型，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計。首先講解ZI輸入網絡、ZF反饋網絡計算和容性負載頻率特性；然后詳細講解補償設計，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計；最后結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雙反饋補償設計。首先確定雙反饋設計準則，之后分析計算雙反饋FB₁和FB₂；然后結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計與工作特性測試。

第4章：主要對運放電路設計實例進行工作原理分析、反饋補償設計、頻域穩定性和瞬態測試，包括熱電偶變送器、儀用放大電路、復合放大電路、運放OPAX192模型建立及其應用電路設計。

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

第6章：主要利用運放跟隨電路進行環路穩定性測試與補償設計，電路分析和補償方法全部來自前5章的內容；通過設置開關改變電路工作狀態，對每種工作狀態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，利用三步學習法系統掌握運放電路環路穩定性分析與設計。

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，以供讀者學習；由于分析過程中多次對仿真設置進行修改，所以程序初始運行結果并非與書中仿真波形一致，讀者務必按照書中內容進行自行設置，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