LTspice仿真反相放大器电路详解

使用软件LTspice仿真电路电路图如下电路图介绍电源:V1条件 PULSE(0 0.24 0 10u 10m 20m)初始电压 0V 导通电压 0.24V 延迟时间 0s 上升时间 10us 下降时间 10ms 导通时间 20msV2条件 PULSE(0 5 0 100u 10m 20m)初始电压 0V 导通电压 5V 延迟时间 0s 上升时间 100us 下降时间 10ms 导通时间 20msV3条件 PULSE(0 5 0 100u 10m 20m)初始电压 0V 导通电压 5V 延迟时间 0s 上升时间 100us 下降时间 10ms 导通时间 20ms仿真条件 .tran 0 500u 0 10n startup时域瞬态分析 .tran 仿真起始时间 0us 仿真结束时间 500us 初始绘图输出时间点 0us 最大仿真步长 10ns 电压源、电容、电感从零初始状态上电 startup输入电压 0.24V 模拟信号输入运放器为反相放大器增益倍数计算1. U1的增益倍数Vout -(R3 / R2) x Vin -10 Vin -2.4V2. U2的增益倍数Vadc -(R5 / R4) x Vout -1 Vout 2.4V反相放大器需要使用双电源方式进行供电。Vin Vout Vadc对应的电压波形如下元器件作用R1 输入阻尼泄放电阻作用阻尼 LC 谐振消除上电尖峰 V1 引线寄生电感与运放输入结电 容易形成振荡100Ω增大回路阻尼。输入泄放 ESD 限流 无输入信号时给 Vin 节点提供对地泄放通路防止节点浮空静电冲击时限制瞬时大电流保护 U1 输入引脚。R2 信号输入限流电阻与反馈 R3 配合确定一级闭环增益 Vout - R3 / R2输入信号放大 10 倍相位翻转 180° 。R3 反馈电阻锁定闭环增益决定放大倍数。C1 相位补偿电容高频相位补偿 抵消运放内部极点提升环路相位裕度防止 LT1677 高频自激振荡高频滤波 旁路输入耦合的开关电源、射频干扰滤除波形高频毛刺。C2 一级输出高频去耦滤除放大后瞬态尖峰、开关噪声平滑 Vout 节点直流电压。R4 二级反相输入电阻作为第二级输入限流电阻。R5 二级反馈电阻增益 Vadc - R5 / R4 -1 相位翻转 180°幅值不变阻抗隔离隔绝 ADC 采样电容、数字噪声倒灌干扰前级精密放大电路。C3 补偿电容二级环路相位补偿防止 U2 自激滤除两级传输耦合的高频杂波。R6 滤波限流电阻与 C4 构成 一阶 RC 低通滤波器限制 MCU 内部采样电容瞬时充电电流保护 ADC 输入引脚。C4 滤波电容与 R6 组成低通滤除工频干扰、放大电路残留高频毛刺送入 ADC 的 Vadc 波形平滑稳定减少采样跳变误差。补充两级反相架构优势共模电压几乎为 0 相比同相放大大幅抑制地环路、50Hz工频噪声上电无大幅电压尖峰两级反馈并联 100pF 补偿电容双级运放都做相位补偿杜绝高频自激U2 增益 -1 缓冲隔离 前级高精密放大后级低阻抗驱动 ADC 数字电路噪声不会污染模拟放大链路。