part-24 输出阻抗Ro和Rout

或许标题让你很惊讶，输出阻抗怎么会有两个呢？
那么首先来说下他们的定义，Ro定义为开环输出阻抗，而Rout定义为闭环输出阻抗。
定义区分很明确但不够直观，看下图，Ro是由运放内部输出级决定的，不随闭环增益的变化而变化，可以理解为运放的本征参数。
而Rout则不同，它是指运放构成闭环放大电路后从输出端看进去的阻抗，需要在输出端进行测量才能得到，而且会随着闭环增益的变化而变化。



再来看一下它们之间的关系，公式很简单：
Rout = Ro / (1+Aolβ)
具体推导过程在Tim Green的经典应用文档集“运算放大器的稳定性”第三篇有，就不再重复。
下面着重分析Ro对放大电路的影响，通过分析可以看到Ro的危害。如下图：



由于Ro的存在（并不是理想运放的零），运放在驱动容性负载时就会出现问题。主要问题是Ro和负载电容相互作用给放大电路引入了一个极点，以下就是上图中Ro和负载电容引入极点的计算结果。这个极点的拐点频率为5.545KHz。
Fpo1 = 1 / (2π*Ro*CL) = 1 / (2π*28.7Ω*1uF) = 5.545KHz
引入这个极点会发生什么呢？——使放大电路不稳定。如下图，它将环路增益画成了波特图进行分析，关于这一分析方法在Tim Green的经典应用文档集“运算放大器的稳定性”中有详细介绍。



可见引入这一新的极点Fpo1使得开环增益在此极点后以40dB/dec 的速率下降。反馈系数倒数的直线在相交点fcl时闭合速度为40dB/dec。这足以使电路不稳定了。（放大电路稳定性的条件为开环增益曲线Aol与反馈系数的倒数曲线在相交点fcl处的闭合速率为20dB/dec）
即使放大电路没有发生振荡，它也会使得放大电路对方波信号的响应有一个过冲。如下图，是在不同负载电路下，小信号过冲的曲线。从中可以看出，500pF的负载电路可以使放大电路过冲达到50%。
（若Ro在datasheet中没有给出，请参考Tim Green的经典应用文档集“运算放大器的稳定性”第三篇自行计算）