淺析運算放大器發生振蕩的兩種常見原因
發布時間:2019-08-20 責任編輯:lina
【導讀】雖然 Bode 圖是一種很不錯的分析工具,但是您可能沒有還發現該圖太過直觀了。就運算放大器不穩定和振蕩而言,Bode 圖這是對常見原因的一種直觀表述……
雖然 Bode 圖是一種很不錯的分析工具,但是您可能沒有還發現該圖太過直觀了。
就運算放大器不穩定和振蕩而言,Bode 圖這是對常見原因的一種直觀表述。在反饋信號到達反相輸入端時就會發生如圖 1 中所示的完美的無延遲阻尼響應。運算放大器通過斜坡至最終閾值並在反饋信號檢測到在適當輸出電壓時的閉合緩緩下降來進行響應。
當(dang)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)延(yan)遲(chi)的(de)時(shi)候(hou)問(wen)題(ti)就(jiu)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)惡(e)化(hua)。由(you)於(yu)在(zai)環(huan)路(lu)中(zhong)有(you)延(yan)遲(chi),放(fang)大(da)器(qi)無(wu)法(fa)立(li)即(ji)檢(jian)測(ce)到(dao)其(qi)達(da)到(dao)最(zui)終(zhong)閾(yu)值(zhi)的(de)進(jin)程(cheng),進(jin)而(er)以(yi)過(guo)快(kuai)地(di)向(xiang)正(zheng)常(chang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)移(yi)動(dong)的(de)形(xing)式(shi)表(biao)現(xian)為(wei)過(guo)響(xiang)應(ying)。請(qing)注(zhu)意(yi)延(yan)遲(chi)反(fan)饋(kui)越(yue)多(duo)最(zui)初(chu)斜(xie)率(lv)也(ye)就(jiu)越(yue)快(kuai)。反(fan)相(xiang)輸(shu)入(ru)無(wu)法(fa)及(ji)時(shi)接(jie)收(shou)到(dao)其(qi)已(yi)經(jing)達(da)到(dao)並(bing)傳(chuan)遞(di)出(chu)正(zheng)常(chang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)反(fan)饋(kui)。其(qi)將(jiang)過(guo)衝(chong)目(mu)標(biao)並(bing)在(zai)最(zui)終(zhong)建(jian)立(li)時(shi)間(jian)前(qian)需(xu)要(yao)諸(zhu)多(duo)連(lian)續(xu)的(de)極(ji)性(xing)糾(jiu)正(zheng)。
如果是少量的延遲,您可能隻是看到了一些過衝和振鈴。如果是大量的延遲,那麼這些極性糾正就會永無休止——進而形成振蕩器。

延遲的根源通常是一個簡單的低通 R-C 網絡。就所有頻率而言,這雖然不是一個恒定的延遲,但是該網絡從 0° 到 90° 的逐漸相移會產生一個一階逼近的時延,td=RC。
最常見的有兩種情況,R-C 網絡不經意間就會在我們的電路中形成。第一種情況是容性負載(請參見圖 2a)。電阻就是運算放大器的開環輸出電阻,當然電容器就是負載電容了。

第二種情況是(請參見圖2b)反饋電阻和運算放大器的輸入電容形成了 R-C 網(wang)絡(luo)。在(zai)這(zhe)個(ge)敏(min)感(gan)的(de)電(dian)路(lu)節(jie)點(dian)電(dian)路(lu)板(ban)連(lian)接(jie)也(ye)是(shi)電(dian)容(rong)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。請(qing)注(zhu)意(yi)這(zhe)兩(liang)個(ge)電(dian)路(lu)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu),唯(wei)一(yi)不(bu)同(tong)的(de)是(shi)輸(shu)出(chu)的(de)節(jie)點(dian)不(bu)同(tong)。從(cong)環(huan)路(lu)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)說(shuo),他(ta)們(men)會(hui)產(chan)生(sheng)同(tong)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)。延(yan)遲(chi)反(fan)饋(kui)的(de)這(zhe)兩(liang)個(ge)因(yin)素(su)通(tong)常(chang)都(dou)會(hui)起(qi)作(zuo)用(yong)——如果兩個因素同時作用的話會帶來更大的麻煩。
對於第二種情況需要作一點點解釋:就簡單的 G=1 緩衝器而言通常不需要反饋電阻,因此更為常見的一種情況是在使用了一個反饋電阻和電阻接地的增益結構中(請參見圖 3)。R/C 電路中的這些並聯的電阻就形成了高效的 R。

關於反饋放大器的 Bode 分(fen)析(xi)我(wo)們(men)還(hai)有(you)很(hen)多(duo)要(yao)學(xue)習(xi)的(de)方(fang)麵(mian)。因(yin)此(ci)該(gai)有(you)關(guan)反(fan)饋(kui)路(lu)徑(jing)中(zhong)的(de)延(yan)遲(chi)或(huo)相(xiang)移(yi)如(ru)何(he)影(ying)響(xiang)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)簡(jian)單(dan)直(zhi)觀(guan)表(biao)述(shu)有(you)助(zhu)於(yu)您(nin)診(zhen)斷(duan)並(bing)解(jie)決(jue)一(yi)些(xie)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)問(wen)題(ti)。
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