運算放大器自激震蕩電路設計大總結

2020-11-27 OFweek維科網

　　運放振蕩兩個條件

　　1、環路增益大於1（|AF|大於等於1） 2、反饋前後信號的相位差在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（反饋係數）=Xf/Xo

　　2. 運放震蕩判斷方法：

　　常用的是相位裕度，即20lg|AF|=0時，相位偏移是否超過180，什麼是穿越頻率？

　　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：

　　由自激震蕩條件可知，消除震蕩可從兩個方面著手：

　　（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，就是減少反饋係數F，換句話說，F越大，產生自激震蕩的可能性越大。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蕩原因（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，那麼閉環增益為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：

　　按補償原理分滯後補償、超前補償及滯後一超前補償。滯後補償：凡是使相移滯後的補償即被稱為滯後補償。滯後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係，相位滯後成為決定性因素。

　　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（＄5.1948）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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