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运放稳定性的标准及测试

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 运放稳定性的标准及测试环路增益稳定性举例 0
2021-4-6 06:30:52　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × aaabbb567 该类别下有 7 个回答。邀请回答 dsdfshf 该类别下有 7 个回答。邀请回答 fuwu1245 该类别下有 7 个回答。邀请回答 vywywerwa 该类别下有 6 个回答。邀请回答 wjwierw 该类别下有 6 个回答。邀请回答 h1654155275.6823 该类别下有 6 个回答。邀请回答 vyewrewr 该类别下有 6 个回答。邀请回答 ujsdfweer 该类别下有 6 个回答。邀请回答淡口味妻儿等我看该类别下有 6 个回答。邀请回答 liuqin123 该类别下有 5 个回答。邀请回答 fhewhf 该类别下有 5 个回答。邀请回答 sunbai 该类别下有 5 个回答。邀请回答 mczlk 该类别下有 5 个回答。邀请回答 hfgfsds 该类别下有 5 个回答。邀请回答何必太在意该类别下有 5 个回答。邀请回答奋斗的头发该类别下有 5 个回答。邀请回答 testd011 该类别下有 5 个回答。邀请回答 DAA000 该类别下有 5 个回答。邀请回答松的子子该类别下有 5 个回答。邀请回答 gramsoup 该类别下有 5 个回答。邀请回答举报王建相关推荐 • 使用SPICE工具检查运放稳定性 2186 • 运放传递函数推导和零极点分析（TI运放稳定性合集第10部分） 16803 • 以运放OP07为例分析运放稳定性 2584 • 怎么使用SPICE工具来检查电路潜在稳定性？ 1259 • 关于《运放稳定性合集-TI》第8部分的问题 4115 • 如何测试LWIP通信稳定性和速率？ 2878 • 如何提高lwip的稳定性？ 3577 • 运放电路的稳定性分析 1765 • 怀疑人生--零点相位超前45度，所以相频是下降还是上升？ 5712 • AD8675能带多大电容负载，稳定性如何考虑呢？ 339 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1.3 稳定性标准图1.14 的下部显示代表一个带反馈运放电路的传统控制环路模型框图；上部显示与控制环路模型相对应的典型带反馈运放电路。我们将这种带反馈运放电路称为“运放环路增益模型”。请注意，Aol为运放数据资料Aol，且为运放的开环增益。β（贝它）为从VOUT上作为反馈返回的输出电压量。本例中的β网络为一个电阻反馈网络。在推导VOUT/VIN时，我们能看到，可直接用Aol 及 β来定义闭环增益函数。 1.gif 图1.14 运放环路增益模型图字：Aol：开环增益；β：反馈系数；Acl：闭环增益从图1.14 所示的运放开环增益模型中，我们能得出稳定闭环运放电路的标准。详细推导如图1.15所示。在频率fcl 上，环路增益（Aolβ）为1 或0dB，如果环路增益相移为+/-180°，则电路不稳定！在fcl 上，环路增益相移距离180°的相位称为环路增益相位余量。对于临界阻尼表现良好的闭环响应，我们要求环路增益相位余量大于45°。 2.gif 图1.15 稳定性标准推导图字： VOUT/VIN= Aol/（1+ Aolβ）如果：Aolβ= -1 则：VOUT/VIN= Aol/0 → ∞ 如果：VOUT/VIN= ∞ → 无穷大增益则VIN中任何小的变化都会导致VOUT中的很大变化，而这又会反馈给VIN并导致VOUT中更大的变化 → 振荡 → 不稳定！！ Aolβ：环路增益 Aolβ= -1 → +/-180°相移，幅度为1 （0dB） fcl：Aolβ= 1 （0dB）时的频率稳定性标准：在Aolβ= 1 （0dB）时的fcl 频率上，相移《 +/-180° 所需相位余量（离+/-180°相移的距离）≥ 45° 1.4 环路稳定性测试由于环路稳定性由环路增益（Aolβ）的幅度与相位曲线决定，因此我们需要知道如何才能方便地分析环路增益幅度与相位。为做到这一点，我们需要打破闭环运放电路，并将一个小信号交流源插入到环路中，然后再测量幅度与相位并绘出完整的环路增益曲线图。图1.16 显示运放环路增益控制模型的等效控制环路框图、以及我们准备用于环路增益测试的技术。 3.gif 图1.16 传统环路增益测试图字（上、下）：运放环路增益模型：运放为“闭环” 环路增益测试：在VOUT、地与VIN之间将环路打破，并插入一个交流源Vx，Aolβ=Vr / Vx在分析用SPICE 仿真构建的电路时，传统环路增益法利用一个电感及电容将闭环运放电路打破。很大的电感值可确保环路在直流上闭合（要求SPICE 仿真能在进行交流分析以前先计算出直流工作点），但在感兴趣的交流频率上打开。很大的电容值可确保交流小信号源与直流隔开，但可直接与感兴趣的频率相连。图1.17 显示用于传统环路增益测试的SPICE 设置示意图。 4.gif 图1.17 传统环路增益测试 – SPICE 设置图字（上、下）：运放环路增益模型：运放为“闭环” SPICE环路增益测试：在VOUT、地与VIN之间将环路打破，并插入一个交流源Vx，Aolβ=Vr / Vx在用SPICE 仿真一个电路之前，我们想知道近似结果如何。请记住GIGO（垃圾进，垃圾出）！！贝它（β）及其倒数（1/β）连同数据资料Aol 曲线，可在运行SPICE 以前为我们提供一种用于环路增益分析一阶近似的强大方法。在后续几节中，我们将介绍计算（β）及其倒数（1/β）的技巧与经验。图1.18 定义运放电路的贝它（β）网络。 5.gif 图1.18 运放β 网络 Aol曲线上叠加的1/β曲线，可提供环路增益（Aolβ）曲线究竟如何的清晰画面。从图1.19 中的推导中，我们可清楚地看出，当我们以dB值来在Aol曲线上绘出1/β时，Aolβ幅度曲线即为Aol 与1/β之差。请注意，Aolβ随频率的增加而减小。Aolβ是用于纠正VOUT/VIN或闭环响应中误差的增益。因此，随着Aolβ减小，VOUT/VIN响应精度降低，直Aolβ降为 0dB、而VOUT/VIN响应完全跟随Aol为止。 6.gif 图1.19 取自Aol 曲线与1/β 曲线的环路增益信息图字（上、下）：开环响应Aol、Aolβ（环路增益）、频率；运放Aol 上（以dB 表示）绘出1/β（以dB 表示）、闭环响应 1/β ≈ Aol。一旦我们在Aol 上绘出1/β，有一种称为“闭合速度” 的简单一阶稳定性检查法。这种闭合速度稳定性检查，定义为1/β 曲线与Aol 曲线在fcl 上（此时环路增益为0dB）的“闭合速度”。40db/decade 的闭合速度意味着不稳定，因为它意味着在fcl 以前有两个极点，而这可能意味着180°的相移。图1.20 给出了4 个例子，并将其各自的闭合速度计算如下： fcl1： Aol-1/β1 = -20dB/decade - +20dB/decade = -40dB/decade ◊ 40dB/decade 闭合速度与不稳定 fcl2： Aol-1/β2 = -20dB/decade - 0dB/decade = -20dB/decade ◊ 20dB/decade 闭合速度与稳定 fcl3： Aol-1/β3 = -40dB/decade - 0dB/decade = -40dB/decade ◊ 40dB/decade 闭合速度与不稳定 fcl4： Aol-1/β4 = -40dB/decade - -20dB/decade = -20dB/decade ◊ 20dB/decade 闭合速度与稳定 7.gif 图1.20 环路增益稳定性闭合速度测试 1.5 环路增益稳定性举例环路增益分析举例（图1.21）用来说明我们如何能从绘制在Aol 曲线上的1/β 曲线来分析运放的稳定性。这里，随着频率的增加，电容CF 逐渐趋于短路，从而分别随频率的增加而降低β 曲线的幅度（亦即电压反馈随频率增加而减小）或抬高1/β 曲线的幅度。从闭合速度标准来看，我们预计该电路不稳定。 8.gif 图1.21 环路增益稳定性举例从Aol 曲线上的1/β 曲线，我们能绘出Aolβ（环路增益）幅度曲线（图1.22）。从环路增益幅度曲线，我们又能绘出环路增益相位曲线。从Aol 曲线上的1/β 曲线绘出Aolβ 曲线的规则很简单：Aol 曲线上的极点和零点即为Aolβ 曲线上的极点和零点；1/β 曲线上的极点和零点则为Aolβ 曲线上的零点与极点。记住这一点的一种简单方法是，β 用于Aolβ 曲线，而1/β 为β 的倒数，因此我们预计Aolβ 曲线会采用1/β 曲线上极点与零点的倒数，而极点的倒数为零点，零点的倒数为极点。 9.gif 图1.22 得自Aol 曲线与1/β 曲线的的闭环增益图字：在fcl上：相移= -180° 相位余量= 0 为从Aol 及1/β 曲线绘出Aolβ 曲线： Aol 曲线上的极点为Aolβ（环路增益）曲线上极点 Aol 曲线上的极点为Aolβ（环路增益）曲线上极点 1/β 曲线上的极点为Aolβ（环路增益）曲线上零点 1/β 曲线上的零点为Aolβ（环路增益）曲线上极点（请记住：β 为1/β 的倒数） 1.6 1/β 与闭环响应 VOUT/VIN闭环响应并非总是和1/β一样。在图1.23 的示例中，我们可看出，交流小信号反馈受与RI并联的Rn-Cn网络的修改。随着频率的增加，我们看到该网络修改的结果反映在Aol曲线上的1/β曲线中。因此可将本例看成是一个反相取和运放电路。我们将通过RI的VIN与通过Rn-Cn网络到地的信号相加。VOUT/VIN在低频上不会受此Rn-Cn网络的影响，且所需增益可看成是20dB。随着环路增益（Aolβ）被Rn-Cn网络拉低至1 （0dB），即没有环路增益用于纠正误差，而VOUT/VIN则会在fcl以上频率上跟随Aol曲线。 10.gif 图1.23 VOUT/VIN 比 1/β 图字（上下、左右）：Aol、SSBW（小信号带宽）；在fcl上Aolβ=0（dB）、无环路增益用于纠正误差、VOUT/VIN响应跟随Aol曲线；注：1/β为运放交流小信号闭环增益、VOUT/VIN常常与1/β不同。

2021-4-6 15:19:36 评论举报薛珊珊