反向衰減器,G=-0.1……會不穩定嗎?

2020-12-05 EDN電子設計技術

單位增益穩定的運放在增益大於等於1的情況下是穩定的，增益更小的時候還正確嗎？怎麼辦？TB5ednc

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這個問題在論壇上隔段時間就出現。好吧，來個簡潔的答案：反向衰減器穩定。你想知道為什麼嗎？關於這個問題有很多方法來看，快速閱讀以下內容也許能讓您對運放穩定性有更清楚的認識。TB5ednc

思考這個問題：如果G=-0.1時不穩定，那更低增益則情況更糟，是這樣嗎？我們來畫一個單位增益放大器，反饋電阻為1Ω，如figure 2。然後假設可能的電路板洩露形成一個輸入電阻，R1=10GΩ。這個雜散「輸入信號」被很低的增益反向放大。這個電路不穩定嗎？當然穩定。這個只是一個無實際輸入的單位增益的緩衝器。它是穩定的。TB5ednc

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運放的穩定性和輸出信號反饋了多少到反向輸入端有關係。穩定性方面的專家稱之為反饋因子β。單位增益時，全部輸出信號反饋到反向輸入端，所以β為1。Figure 2例子中本質上一樣，幾乎把所有的輸出信號反饋到反向輸入端。TB5ednc

Figure 3a中是一個反向放大器，3b中是一個正向放大器。兩個電路是一樣的，只是輸入信號加在了不同的節點上。兩個電路反饋了同樣多的輸出信號到反向輸入端，所以他們的穩定性一樣，β值相同。TB5ednc

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有些運放專家使用術語「噪聲增益」，這麼命名是因為運放的輸出電壓噪聲以此係數放大。這只是量化反饋的另一種方式。一個運放電路容易振蕩或不穩定是內部噪聲通過放大並反饋到反向輸入端而引起的。Figure 3a中的反向放大器，噪聲增益β和figure 3b相同，所以和它的堂兄figure 3b有著相同的穩定性，即使輸入信號增益不同。TB5ednc

電路的噪聲增益能小於1嗎？β能大於1嗎？當反饋迴路上加入增益，有可能出現噪聲增益小於1，β大於1的情況（即反饋迴路上有把反饋信號放大的環節）。大反饋環路下的多個放大器，例如控制系統，將會遇到這個問題。這個問題也會出現在三極體（共集電極或共源極接法）在反饋環路裡的情況。這些電路會有複雜的穩定性問題。TB5ednc

當然，在反向衰減器中有其他可能導致不穩定或振蕩的原因。容性負載，過高的阻值或反向輸入端過多的電容都會引起不穩定，但這些不穩定和最基本的反向衰減電路並無關。關於反向衰減器「風險」的錯誤想法還會持續。請放輕鬆，使用TINA-TI或者其他SPICE仿真工具來仿真、驗證其穩定性。如果有疑問，可以到論壇上與專家交流。TB5ednc

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