運放自激震盪的大雜燴總結


1.運放振盪兩個條件

   1、環路增益大於1(|AF|>1)

   2、反饋前后信號的相位差在360度以上,附加相位180以上(由於負反饋接反向端)。

A(開環增益) = Xo/Xi            

F(反饋系數)=Xf/Xo

 

2. 運放震盪判斷方法:

      常用的是相位裕度,即20lg|AF|=0時,相位偏移是否超過180

     什么是穿越頻率? fc
     G(S)*H(S)對應的增益為1(即幅值不變)的頻率即為穿越頻率。換算為dB單位:20log1=0dB。

 

 

 

3. 消除自激的方法:

由自激震盪條件可知,消除震盪可從兩個方面着手:

 

(一)減少環路增益(但該方法增加了運放增益誤差)

        對運放來說,就是減少反饋系數F,換句話說,F越大,產生自激震盪的可能性越大。對於電阻反饋網絡,F的最大值是1,F=1的典型電路就是電壓跟隨電路。這就是電壓跟隨運放易震盪原因(這也是我們常常會看到運放手冊標有單位增益穩定說明的原因,但電壓跟隨的增益誤差較小)。

         這也是對於電壓反饋來說,容性負載驅動能力隨閉環增益成比例增加。所以,如果閉環增益為1時,VFA可穩定驅動100pF容性負載,那么閉環增益為10時,便能驅動1000pF容性負載

        但由於設計原因,閉環增益的大小通常不是能夠隨便改變的,故該方法適用性不強。

 

(二 )增大相位裕度

要求在穿越頻率點上,開環傳遞函數G(S)*H(S)的相移應該與180°保持足夠的裕量。這個裕量選取多少比較合適呢?目前在工程應用上通常選取45°,即要求傳遞函數G(S)*H(S)的相移應該小於135°

相位補償:

按補償原理分滯后補償、超前補償及滯后一超前補償

滯后補償:凡是使相移滯后的補償即被稱為滯后補償。滯后補償使主極點頻率降低,即放大器頻帶變窄。(類似RC低通濾波)----------曲線②

超前補償:凡是使相移超前的補償即被稱為超前補償,超前補償使幅頻特性曲線出現零點,即放大器頻帶變寬 (類似RC高通濾波)-----曲線③

對於負載存在的容性(CL),環路增益在輸出電阻和CL的作用下降低。同時,相位和增益之間不再有比例關系,相位滯后成為決定性因素。

1. 環路外補償--超前補償(適用小容性負載<1500pf或負載阻抗一定 )

    在運放的輸出端和負載電容之間串入一個電阻RX,一般而言它的阻值為10-100歐姆。

   

     

2. 環路內補償--超前補償(適用大容性負載>1500pf或負載阻抗不定 )

   Rx在運放反饋環路以內,同時在反饋電阻上並聯一個反饋電容(該電容可消除運放輸入電容及雜散電容形成極點),一般而言:Rx=50~200Ω,Cf約為3~10pF

  

    

 


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