超基礎知識點:模擬技術之運放補償電容問題
發布時間:2017-01-03 責任編輯:sherry
運放的相位補償
為了讓運放能夠正常工作,電路中常在輸入與輸出之間加一相位補償電容。
1, 關於補償電容
理論計算有是有的,但是到了設計成熟階段好象大部分人都是憑借以前的調試經驗了,一般對於電容大小的取值要考慮到係統的頻響(簡單點說加的電容越大,帶寬越窄),然後就是振蕩問題;ruguonifeiyaojisuan,keyikankanyunfangdeshuruduandefenbudianrongshiduoda,jugelizi,fufankuifangdadianlujiushiyaobaozhengshuruduandenagedianzuzuzhihefenbudianrongdechengji=反饋電阻的阻值和你要加的電容的乘積。。。。。
2, 兩個作
1. 改變反饋網絡相移,補償運放相位滯後
2. 補償運放輸入端電容的影響(其實最終還是補償相位……)
因為我們所用的運放都不是理想的。
一般實際使用的運算放大器對dui一yi定ding頻pin率lv的de信xin號hao都dou有you相xiang應ying的de相xiang移yi作zuo用yong,這zhe樣yang的de信xin號hao反fan饋kui到dao輸shu入ru端duan將jiang使shi放fang大da電dian路lu工gong作zuo不bu穩wen定ding甚shen至zhi發fa生sheng振zhen蕩dang,為wei此ci必bi須xu加jia相xiang應ying的de電dian容rong予yu以yi一yi定ding的de相xiang位wei補bu償chang。在zai運yun放fang內nei部bu一yi般ban內nei置zhi有you補bu償chang電dian容rong,當dang然ran如ru果guo需xu要yao的de話hua也ye可ke在zai電dian路lu中zhong外wai加jia,至zhi於yu其qi值zhi取qu決jue於yu信xin號hao頻pin率lv和he電dian路lu特te性xing
運放輸入補償電容

一般線性工作的放大器(即引入負反饋的放大電路)的輸入寄生電容Cs會影響電路的穩定性,其補償措施見圖。放大器的輸入端一般存在約幾皮法的寄生電容Cs,這個電容包括運放的輸入電容和布線分布電容,它與反饋電阻Rf組成一個滯後網絡,引起輸出電壓相位滯後,當輸入信號的頻率很高時,Cs的旁路作用使放大器的高頻響應變差,其頻帶的上限頻率約為:
ωh=1/(2πRfCs)
若Rf的阻值較大,放大器的上限頻率就將嚴重下降,同時Cs、Rf引入的附加滯後相位可能引起寄生振蕩,因而會引起嚴重的穩定性問題。對此,一個簡單的解決方法是減小Rf的阻值,使ωh高出實際應用的頻率範圍,但這種方法將使運算放大器的電壓放大倍數下降(因Av=-Rf/Rin)。為了保持放大電路的電壓放大倍數較高,更通用的方法是在Rf上並接一個補償電容Cf,使RinCf網絡與RfCs網絡構成相位補償。RinCf將引起輸出電壓相位超前,由於不能準確知道Cs的值,所以相位超前量與滯後量不可能得到完全補償,一般是采用可變電容Cf,用實驗和調整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值絲邊3~10pF。對於電壓跟隨器而言,其Cf值可以稍大一些。
運放輸出電容的補償

對於許多集成運算放大電路,若輸出負載電容CL的值比100pF大很多,由於輸出電容(包括寄生電容)與(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)阻(zu)將(jiang)造(zao)成(cheng)附(fu)加(jia)相(xiang)移(yi),這(zhe)個(ge)附(fu)加(jia)相(xiang)移(yi)的(de)累(lei)加(jia)就(jiu)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)寄(ji)生(sheng)振(zhen)蕩(dang),使(shi)放(fang)大(da)器(qi)工(gong)作(zuo)嚴(yan)重(zhong)不(bu)穩(wen)定(ding)。解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)在(zai)運(yun)放(fang)的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)串(chuan)聯(lian)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)Ro,使負載電容CL與放大電路相隔離,如圖所示,在Ro的後麵接反饋電阻Rf,這樣可以補償直流衰減,加反饋電容Cf會降低高頻閉環電壓放大倍數,Cf的選取方法是:使放大電路在單位增益頻率fT時的容抗Xcf≤Rf/10,又Xf=l/(2πfTCf),一般情況下,Ro=50~200Ω,Cf約為3~10pF。
除了上述不穩定因素之外,還存在其他一些不穩定因素,有些是來自集成芯片自身。有些是源於係統電路(例如電源的內阻抗的耦合問題)。有you時shi使shi用yong很hen多duo方fang法fa都dou難nan以yi解jie決jue不bu穩wen定ding問wen題ti,但dan采cai用yong適shi當dang的de補bu償chang方fang法fa後hou可ke使shi問wen題ti迎ying刃ren而er解jie。例li如ru。當dang放fang大da器qi不bu需xu要yao太tai寬kuan的de頻pin帶dai和he最zui佳jia轉zhuan換huan速su率lv時shi,對dui集ji成cheng運yun放fang采cai用yong過guo補bu償chang的de方fang法fa會hui取qu得de很hen好hao的de效xiao果guo,如ru將jiang補bu償chang電dian容rong增zeng加jia9倍或為實現穩定性所需要的倍數,對μA301型運放而言,其效果一般都較好。
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