簡析運放自激振蕩的補償
發布時間:2018-07-16 責任編輯:lina
【導讀】本文來介紹一下運放自激的相關知識,首先先了解一下運放的相位補償,運放的相位補償是為了讓運放能夠正常工作,常在電路中的輸入與輸出之間加一相位補償電容。

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;如果你非要計算,可以看看運放的輸入端的分布電容是多大,舉個例子,負反饋放大電路就是要保證反饋電阻的阻值和分布電容的乘積=輸入端的那個電阻阻值和你要加的電容的乘積。
2, 兩個作用
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Rin Cf網絡與Rf Cs網絡構成相位補償。Rin Cf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zuRo,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(jia)9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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