5.3负反馈放大电路的自激与频率补偿

1、 5.3 负反馈放大电路的 自激与频率补偿 5.3.3 集成运算放大器的频率补偿 5.3.2 负反馈放大电路稳定性的判断5.3.1 负反馈放大电路的自激振荡条件 5.3.4 集成运算放大器的高频参数15.3.1 负反馈放大电路的自激振荡条件幅度平衡条件相位平衡条件幅度起振条件相位起振条件附加相移2幅度平衡条件相位平衡条件幅度起振条件相位起振条件5.3.1 负反馈放大电路的自激振荡条件35.3.2 负反馈放大电路稳定性的判断一、判断方法产生自激振荡是否满足 且 即4一、判断方法产生自激振荡不产生自激振荡即5.3.2 负反馈放大电路稳定性的判断5二、稳定裕度1. 增益裕度 Gm2. 相位裕度指频率

2、处的环路增益分贝值时对应通常要求6二、稳定裕度1. 增益裕度 Gm2. 相位裕度指频率处的环路增益分贝值时对应通常要求指环路附加相移绝对值与180的差值时对应频率处通常要求7反馈网络为纯电阻网络时判断稳定的简便方法 在开环幅频特性图中作高度为 的水平线（称之反馈线），与幅频特性曲线相交，根据交点所对应的附加相移a 是否小于180来判别电路是否稳定。若小于180，则稳定，否则不稳定。 直接利用开环幅频特性进行判断：8反馈网络为纯电阻网络时判断稳定性举例稳定 稳定 不稳定 不稳定 可见： 反馈系数F 越大即反馈越深，则越易自激。9反馈网络为纯电阻网络时判断稳定性举例 若能使反馈线与开环幅频特性曲线

3、交于 20dB /十倍频 的区域，则可有 a 135，即有45 及以上相位裕量，使电路稳定。 a 13510 一般应使水平线 与开环幅频特性曲线相交于 20dB /十倍频程 的区域，这样通常可有不小于45 的相位裕量，使电路稳定。设计负反馈放大电路的重要原则之一：11例5.3.1某负反馈放大电路中，开环频率特性如图所示，设反馈网络为纯电阻网络，为保证电路稳定工作，试确定反馈系数的最大值。解： 为保证可靠稳定，设 相位裕量为45 ，则 由图可得:135125.3.3 集成运算放大器的频率补偿 频率补偿即在电路中接入一些电容、电阻元件，改变放大电路开环增益在高频段的相频特性，使电路具有足够的稳定裕

4、量，故频率补偿也称相位补偿。 常用措施：电容滞后补偿或称简单电容补偿RC 滞后补偿密勒效应补偿13简单电容补偿方法： 补偿电容加于上限频率最低的那个放大器的输入端，使反馈线只能处于开环幅频特性曲线斜率为 20dB /十倍频 的区域。由于反馈线只能在横轴上方，因此补偿后，能稳定。以简单电容补偿为例说明频率补偿原理14*讨论负反馈放大电路产生自激振荡的主要原因是什么？如何预防或消除之？ 答：由于放大电路在高频段和低频段存在附加相移，当负反馈放大电路中环路增益的附加相移达到180时，就将负反馈变成正反馈，若环路增益的幅值还满足 ，就会产生自激振荡，这是负反馈放大电路产生自激振荡的主要原因。负反馈放大

5、电路级数越多，反馈越深，产生自激振荡的可能性就越大。 要预防或消除自激振荡，就必须破坏产生振荡的条件。对高频自激振荡，通常采用频率补偿。对阻容耦合方式构成的负反馈放大电路，所用耦合电容和旁路电容的数目越多，则产生低频自激振荡的可能性越大，对付由此引起的低频振荡可通过适当改变耦合电容和旁路电容的电容量。对因电源耦合引起的低频自激振荡，通常采用电源去耦电路。15AudAudAud0.5V/s 5.3.4 集成运算放大器的高频参数它们限制了运放应用电路的最高工作频率。16一、小信号频率参数1. 开环带宽BW2. 单位增益带宽BWGf / Hz20lgAud /dBf H=BWOf c=BWG BWG

6、= Aud BW= Auf BWf带宽增益积 =可见： BWf 受到BWG 和Auf 的限制。 5.3.4 集成运算放大器的高频参数 开环放大倍数与开环带宽之积 所构成的负反馈放大电路的闭环放大倍数与闭环带宽之积17一、小信号频率参数1. 开环带宽BW2. 单位增益带宽BWGf / Hz20lgAud /dBf H=BWOf c=BWG BWG= Aud BW= Auf BWf带宽增益积 =用之构成 Auf = 10 的放大电路时，可得 BWf =例：运放 LM741 : Aud = 104，BW = 7 Hz，7 kHz可见： BWf 受到BWG 和Auf 的限制。 5.3.4 集成运算放大

7、器的高频参数18二、大信号动态参数1. 转换速率 SR则SR 2 f Uom例： A741： SR =0.5V/s ， Aud = 104，BW = 7 Hz min(7kHz， 8 kHz)=7kHz故应保证可见： BWf 还受到SR 和Uom 的限制。 即BWf 由SR 、Uom 、 BWG 、Auf 共同决定。用之构成 Auf = 10 的放大电路， Uomm= 10 V ，求BWf 故可得 BWf =解： 受BWG 和Auf 的限制， BWf 为7kHz 受SR 和Uom的限制， BWf =(0.5/210)MHz=8kHz191. 转换速率 SRSR 2 f Uom2. 全功率带宽 BWP指输出最大峰值电压时对应的最高工作频率二、大信号动态参数205.3 复习要点 了解负反馈放大电路产生自激振荡的