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真實(shí)放大器內(nèi)部存在開環(huán)輸出阻抗，它會在濾波器、容性負(fù)載驅(qū)動等應(yīng)用電路中，影響電路性能或者穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)手冊中多提供閉環(huán)輸出阻抗，本篇將結(jié)合仿真，分析開環(huán)輸出阻抗的求解方式。

1 開環(huán)輸出阻抗與閉環(huán)輸出電阻區(qū)別

放大器的輸出阻抗包括開環(huán)輸出阻抗 Zo 與閉環(huán)輸出阻抗 Zout。開環(huán)輸出阻抗是串聯(lián)在放大器內(nèi)部第二級(放大級)之后與放大器的輸出引腳之間的阻抗，如圖 2.153。

圖 2.153 放大器輸出阻抗直流特征示意圖

當(dāng)放大器的輸出連接負(fù)載電容，反饋電容、或者輸出雜散電容過大時，開環(huán)輸出阻抗與這些電容共同作用會導(dǎo)致信號失真，甚至影響放大器的穩(wěn)定性。由于放大器開環(huán)增益很大，導(dǎo)致開環(huán)輸出阻抗的測量不容易實(shí)現(xiàn)。所以，引入閉環(huán)輸出阻抗的概念。它定義為放大器在指定閉環(huán)增益、指定頻率時，輸出電壓 Vout 與輸出電流 Iout 的比值。

如圖 1.154，在 1MHz 頻率處，閉環(huán)增益為+1 倍時，ADA4625 閉環(huán)輸出阻抗為 2Ω。閉環(huán)增益為+10 倍時，ADA4625 的閉環(huán)輸出阻抗為 18Ω。閉環(huán)增益為+100 倍時，ADA4625 的閉環(huán)輸出阻抗為 29Ω。

圖 2.154 ADA4625 閉環(huán)輸出阻抗

2 開環(huán)輸出阻抗計算與仿真

如圖 2.153 電路中反饋系數(shù)，如式 2-86。

放大器內(nèi)部第二級輸出電壓，如式 2-87。

輸入信號，如式 2-88。

包含開環(huán)輸出阻抗參數(shù)的輸出電壓，如式 2-89。

根據(jù)定義閉環(huán)輸出阻抗函數(shù)，如式 2-90。

將式 2-86 至式 2-89 代入式 2-90，得到開環(huán)輸出阻抗與閉環(huán)輸出阻抗關(guān)系如式 2-91。

整理得到開環(huán)輸出阻抗，如式 2-92。

可見，開環(huán)輸出阻抗為閉環(huán)輸出阻抗的 1+Avoβ倍。

使用 ADA4625-1 實(shí)現(xiàn)電路，閉環(huán)增益為 1，在 1MHz 時閉環(huán)輸出阻抗為 2Ω。如圖 2.155 為 ADA4625 數(shù)據(jù)手冊開環(huán)增益與頻率曲線，1MHz 處開環(huán)增益大約為 23dB（14.12 倍），代入式 2-92 計算開環(huán)輸出阻抗為：

圖 2.155 ADA4625-1 開環(huán)增益與頻率曲線

這種計算輸出阻抗的誤差主要在 1MHz 處對，開環(huán)增益的估計讀數(shù)誤差。它容易受到對數(shù)坐標(biāo)系、曲線粗細(xì)等因素的影響。所以，使用 LTspice 仿真進(jìn)一步驗(yàn)證開環(huán)輸出阻抗的計算結(jié)果。如圖 2.156，將 ADA4625 配置為開環(huán)增益與環(huán)路增益仿真的單位增益電路，其中開環(huán)增益(Avo)為 Vout/Vin,閉環(huán)增益(1/β)為 Vout/Vfb,環(huán)路增益（Avoβ）為 Vfb/Vin。