1、工作原理分析

圖1.41為求和放大器電路，表1.5為求和放大電路仿真元器件列表。輸入信號VI1和VI2為求和信號，分別通過電阻R1和R2連接到運放反相輸入端，通過反饋電阻RF構成輸出電壓反饋電路。

利用疊加原理和“虛短”、“虛斷”分析圖1.41所示運算放大電路。首先應用疊加原理求得每個輸入單獨作用時的輸出電壓，然后將每個輸出電壓進行數學求和得到總輸出電壓。求得輸出電壓為：

上式表明輸出電壓為各輸入電壓乘以放大倍數然后再相加，并且輸出電壓與輸入電壓反相。

圖1.41求和放大電路

1、偏置點分析：Bias Point

利用偏置點分析計算小信號電壓增益、輸入阻抗、輸出阻抗和每個元器件相對輸出信號的靈敏度，仿真設置如圖1.42所示。

圖1.42 VI1和VI2偏置點仿真分析設置

通過仿真分析結果可得：輸入信號VI1的電壓增益為-1，輸入阻抗為2k；輸入信號VI2的電壓增益為-2，輸入阻抗為1k；電阻RF對輸出電壓最敏感，其次為R2和R1，分別為3%、-2%和-1%。

2、瞬態仿真分析：Time Domain

圖1.43 瞬態仿真分析設置

對電路進行瞬態仿真分析，如圖1.43所示，仿真時間2ms、最大步長5us，仿真結果如圖1.44所示。

圖1.44 輸入和輸出電壓波形

圖1.44為瞬態仿真波形，V(IN1)和V(IN2)為輸入電壓波形，-V(VOUT)為輸出電壓反相波形。因為：

所以輸出電壓為輸入信號VI1與2倍VI2之和的相反數。當峰值VI1=2、VI1=1時輸出電壓峰值為4V，計算與仿真一致。

3、交流和參數仿真分析：AC Sweep、Parametric Sweep

圖1.45 交流仿真分析設置

圖1.46 參數仿真分析設置

對電路進行交流仿真分析，如圖1.45所示，頻率范圍10kHz—3megHz，每十倍頻20點；對電阻RF進行參數仿真分析，如圖1.46所示，參數值分別為2k和4k；仿真結果如圖1.47所示。

圖1.47 輸出電壓頻率特性曲線：電阻RF從上到下分別為4k和2k

當電阻RF=4k時輸出電壓：

當電阻RF=2k時輸出電壓：

計算值與圖1.47中仿真結果一致。

4、直流和蒙特卡洛仿真分析：DC Sweep、Monte Carlo

圖1.48 直流仿真分析設置

圖1.49 蒙特卡洛仿真分析設置

當輸入直流電壓均為1V時對電路進行蒙特卡洛仿真分析，仿真設置如圖1.48和圖1.49所示。電阻容差為平均分布5%，仿真結果如圖1.50所示，最大值約為3.247V，最小值約為2.815V，仿真次數為100。

圖1.50 輸出電壓蒙特卡洛仿真數據

5、直流和最壞情況仿真分析：DC Sweep、Worst case

對圖1.41中電路，當電阻R1和R2取-5%容差、RF取+5%容差時輸出電壓最大，最大值為：

圖1.51 最壞情況仿真設置

圖1.52 最壞情況輸出設置：輸出最大值

直流和最壞情況仿真設置如圖1.51和圖1.52所示，輸出電壓最大值仿真結果如下：

當R1和R2取95%、RF取105%時輸出電壓最大，最大值約為3.316V，與計算值一致。

對于圖1.41中電路，當電阻R1和R2取+5%容差、RF取-5%容差時輸出電壓最小，最小值為：

圖1.53 最壞情況輸出設置：輸出最小值

當R1和R2取105%、RF取95%時輸出電壓最小，最小值約為2.714V，與計算值基本一致。

電阻容差越大，最壞情況下輸出電壓偏離正常值最大，讀者可以自行仿真驗證。

2、附錄——關鍵仿真器件模型