【導讀】運算放大自激震蕩電路師每個電子工程師必須掌握的,這里小編總結見過的所有運算放大自激震蕩電路設計,希望剛入門或者將要從事電子行業的菜鳥們能夠一飽眼福。
運放振蕩兩個條件
1、環路增益大于1(|AF|大于等于1) 2、反饋前后信號的相位差在360度以上,附加相位180以上(由于負反饋接反向端)。
A(開環增益) = Xo/Xi F(反饋系數)=Xf/Xo
2. 運放震蕩判斷方法:
常用的是相位裕度,即20lg|AF|=0時,相位偏移是否超過180,什么是穿越頻率?
G(S)*H(S)對應的增益為1(即幅值不變)的頻率即為穿越頻率。換算為dB單位:20log1=0dB。
3. 消除自激的方法:
由自激震蕩條件可知,消除震蕩可從兩個方面著手:
(一)減少環路增益(但該方法增加了運放增益誤差)
對運放來說,就是減少反饋系數F,換句話說,F越大,產生自激震蕩的可能性越大。對于電阻反饋網絡,F的最大值是1,F=1的典型電路就是電壓跟隨電路。這就是電壓跟隨運放易震蕩原因(這也是我們常常會看到運放手冊標有單位增益穩定說明的原因,但電壓跟隨的增益誤差較小)。這也是對于電壓反饋來說,容性負載驅動能力隨閉環增益成比例增加。所以,如果閉環增益為1時,VFA可穩定驅動100pF容性負載,那么閉環增益為10時,便能驅動1000pF容性負載但由于設計原因,閉環增益的大小通常不是能夠隨便改變的,故該方法適用性不強。
(二 )增大相位裕度
要求在穿越頻率點上,開環傳遞函數G(S)*H(S)的相移應該與180°保持足夠的裕量。這個裕量選取多少比較合適呢?目前在工程應用上通常選取45°,即要求傳遞函數G(S)*H(S)的相移應該小于135°
相位補償:
按補償原理分滯后補償、超前補償及滯后一超前補償。滯后補償:凡是使相移滯后的補償即被稱為滯后補償。滯后補償使主極點頻率降低,即放大器頻帶變窄。(類似RC低通濾波)----------曲線②。超前補償:凡是使相移超前的補償即被稱為超前補償,超前補償使幅頻特性曲線出現零點,即放大器頻帶變寬 (類似RC高通濾波)-----曲線③
對于負載存在的容性(CL),環路增益在輸出電阻和CL的作用下降低。同時,相位和增益之間不再有比例關系,相位滯后成為決定性因素。
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1. 環路外補償--超前補償(適用小容性負載1500pf或負載阻抗一定)在運放的輸出端和負載電容之間串入一個電阻RX,一般而言它的阻值為10-100歐姆。
2. 環路內補償--超前補償(適用大容性負載1500pf或負載阻抗不定) Rx在運放反饋環路以內,同時在反饋電阻上并聯一個反饋電容(該電容可消除運放輸入電容及雜散電容形成極點),一般而言:Rx=50~200Ω,Cf約為3~10pF