我wo想xiang每mei個ge電dian子zi工gong程cheng師shi都dou曾zeng遇yu到dao過guo令ling人ren困kun惑huo不bu解jie的de電dian路lu現xian象xiang，乍zha一yi看kan似si乎hu是shi荒huang謬miu的de
，但dan確que實shi如ru此ci。下xia麵mian我wo跟gen大da家jia分fen享xiang幾ji個ge奇qi怪guai的de電dian路lu現xian象xiang，這zhe是shi我wo在zai當dang學xue生sheng的de時shi候hou遇yu到dao的de，它ta們men通tong常chang發fa生sheng在zai深shen夜ye，詭gui異yi吧ba？！

 

 

眾所周知，反相放大器的反饋路徑中的電容反饋到輸入端，會由於米勒效應而放大。 因此，圖1電路的反相輸入節點的阻抗Zi應該是容性的，並且會隨頻率以-1 dec / dec的速率降低。 然而，對應的波特圖卻顯示出一個與頻率無關的16Ω輸入阻抗。這是怎麼回事？難道米勒效應不起作用了嗎？那個16Ω是從哪裏來的呢？

 

圖1：Zi的頻率圖。難道是米勒效應罷工了
？

 

 

我們知道，隻要圖2a中運算放大器的開環增益α是無限的
，該電路就可以給出V(O)= V1-V2。如果將輸入端連接在一起，使V2 = V1
，如圖2b所示
，那麼我們可以得出V(O) = 0，這表示一個無限大的共模抑製比（CMMR =∞）。 如果開環增益a≠∞呢
？事實證明，無論a是多大(∞ >a > 0)，圖2b電路給出V(O)= 0是不變的。你能用物理定律解釋為什麼嗎
？

 

圖2：差分放大器能夠具有無限大的CMRR，卻隻有有限的開環增益a？

 

實際上還不止如此。當a 是負值時
，這個電路仍然保持V(O)= 0
，這種情況下反饋就變為正的啦。圖3示出了這種現象，運放的直流增益a0 = –1 V/V。 為了驗證這個電路的穩定性，假設運放具有1MHz的極點頻率，並使電路受到小的電流幹擾
，之後V(O)返回到零。你是否能解釋為什麼這個電路一直穩定，即使反饋是正的
？

 

但是
，如果a0負值增加，電路將變得不穩定。 圖3示出了a0 = –3 V/V的情況
，這時幹擾會引起發散響應。 為什麼會這樣？ 介於收斂和發散響應之間的a0邊界值是多少？

 

圖3：具有正反饋的穩定電路？

 

 

眾zhong所suo周zhou知zhi，在zai設she計ji中zhong應ying盡jin量liang避bi免mian運yun放fang差cha分fen電dian路lu
，因yin為wei它ta容rong易yi產chan生sheng無wu法fa容rong忍ren的de振zhen蕩dang增zeng益yi峰feng值zhi。另ling外wai
，我wo們men也ye知zhi道dao應ying該gai避bi免mian在zai負fu反fan饋kui運yun算suan中zhong使shi用yong電dian壓ya比bi較jiao器qi，因yin為wei它ta們men是shi為wei開kai環huan運yun算suan而er設she計ji的de，缺que乏fa用yong於yu穩wen定ding負fu反fan饋kui運yun算suan的de頻pin率lv補bu償chang。 然而，圖4中的電路卻使用電壓比較器來提供相當準確和穩定的差分
，如相應的波形所示。怎麼回事
？ 誰說錯誤+錯誤≠正確
？穩定比較器的頻率補償網絡在哪裏？

 

圖4：用電壓比較器實現的差分器。

 

 

圖5的電路是非線性的，因為它包含二極管。 但是
，如果我們把注意力集中在–4 V < vI < +4 V範圍內運算，就可以看到所有的二極管都是導通的


，在這種情況下，它們近似於短路。(我已經為SPICE二極管model D指定了一個非常大的飽和電流，所以這個電路電流的二極管正向壓降不會超過幾百毫伏)。鑒於–4 V < vI < +4 V範圍內所有的電壓都是直線(見上麵的軌跡)，按照歐姆定律，電阻電流也應該是直線。 因此

，二極管電流(根據基爾霍夫電流定律KCL似乎是電阻電流的組合)也應該是直線的。 然而，底部跡線卻顯示非線性二極管電流！ 這是怎麼回事
？難道KCL罷工了嗎？ 或者這是一個SPICE鬼影？亦或是一個深夜幻覺？

 

圖5：二極管橋電路。

 

 

圖6的電路仿真一個放大器，具有80 dB直流增益、兩對極點-零點

，以及一個額外的極點。 此外
，它在±10 V時飽和。它的波特圖揭示出兩個頻率
，在這兩個頻率上輸出相對於輸入延遲了180°。 我們使用PSpice的光標工具發現這兩個頻率約為27 kHz和60 kHz。 而且
，這些頻率點的增益分別為V(O)/V(I) = –370 V/V 和V(O)/V(I) = –48.3 V/V。

 

圖6：開環增益放大器具有三個極點
、兩個零點和±10 V飽和電壓。

 

如果我們現在在這個放大器周圍應用全反饋
，如圖7(上圖)所示，預期在27 kHz和60 kHz頻率上反饋回路內部產生的噪聲會被放大
，分別可達到370 V/V和48.3 V/ V，每次循環都會引起兩個發散響應。 由於±10 V的飽和極限
，我們預計電路會在27 kHz和60 kHz附近分別出現兩種振蕩模式的穩態情形。

 

圖7：對圖6放大器進行全增益運算配置。頻率響應(上圖)和單位階躍響應(下圖)。

 

從圖7的頻率和瞬態響應，我們看到一個相當穩定的電路。你能直觀地證明這一點嗎？設想你正在向一個熱情的人文專業學生——比如你的女友——解釋這個電路現象。不要談奈奎斯特穩定標準，也沒有柯西論點，更沒有深奧的數學工具，如果可能的話，隻用你的物理直覺。

 

本文轉載自電子技術設計。