負(fù)反饋放大電路的自激與頻率補(bǔ)償ppt課件

1、 5.3.3 集成運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償集成運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償 5.3.2 負(fù)反響放大電路穩(wěn)定性的判別負(fù)反響放大電路穩(wěn)定性的判別5.3.1 負(fù)反響放大電路的自激振蕩條件負(fù)反響放大電路的自激振蕩條件 5.3.4 集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù)集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù)5.3.1 負(fù)反響放大電路的自激振蕩條件負(fù)反響放大電路的自激振蕩條件幅度平衡條件幅度平衡條件1 . FA相位平衡條件相位平衡條件 180 fa 幅度起振條件幅度起振條件1 . FA相位起振條件相位起振條件 180 fa 附加相移附加相移幅度平衡條件幅度平衡條件1 . FA相位平衡條件相位平衡條件 180 fa 幅度起振條件幅度起振條件1 .

2、 FA相位起振條件相位起振條件 180 fa 1 . FA 180 fa 5.3.1 負(fù)反響放大電路的自激振蕩條件負(fù)反響放大電路的自激振蕩條件f.id.o.f.id.o. 1XXXXXXFA 即即id.f. 1XXFA 則則f.Xi.Xo.Xid.X5.3.2 負(fù)反響放大電路穩(wěn)定性的判別負(fù)反響放大電路穩(wěn)定性的判別一、判別方法一、判別方法產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩1 . FA能否滿足能否滿足 且且 180 fa dB0 20lg. FA1 . FA 即即一、判別方法一、判別方法產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生自激振蕩不產(chǎn)生自激振蕩不產(chǎn)生自激振蕩dB 0 20lg. FA1 . FA即即5.3.2 負(fù)反響放大電路穩(wěn)

3、定性的判別負(fù)反響放大電路穩(wěn)定性的判別二、穩(wěn)定裕度二、穩(wěn)定裕度1. 增益裕度增益裕度 Gm2. 相位裕度相位裕度m 指指頻率處的環(huán)路增益分貝值頻率處的環(huán)路增益分貝值 180 fa 時對應(yīng)時對應(yīng)通常要求通常要求dB10 mG二、穩(wěn)定裕度二、穩(wěn)定裕度1. 增益裕度增益裕度 Gm2. 相位裕度相位裕度m 指指頻率處的環(huán)路增益分貝值頻率處的環(huán)路增益分貝值 180 fa 時對應(yīng)時對應(yīng)通常要求通常要求dB10 mG指指環(huán)路附加相移絕對值與環(huán)路附加相移絕對值與180的差值的差值時對應(yīng)頻率處時對應(yīng)頻率處dB0lg20. FAcff fam180 通常要求通常要求 45m 反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時判別穩(wěn)定的簡便方法

4、反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時判別穩(wěn)定的簡便方法 在開環(huán)幅頻特性圖中作高度為在開環(huán)幅頻特性圖中作高度為 的程度線稱的程度線稱之反響線，與幅頻特性曲線相交，根據(jù)交點(diǎn)所對應(yīng)的附加之反響線，與幅頻特性曲線相交，根據(jù)交點(diǎn)所對應(yīng)的附加相移相移a a 能否小于能否小于180180來判別電路能否穩(wěn)定。假設(shè)小于來判別電路能否穩(wěn)定。假設(shè)小于180180，那么穩(wěn)定，否那么不穩(wěn)定。那么穩(wěn)定，否那么不穩(wěn)定。./1lg20F 直接利用開環(huán)幅頻特性進(jìn)展判別：直接利用開環(huán)幅頻特性進(jìn)展判別：./1lg20lg20FA 1 020lg . FAFA，即即反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時判別穩(wěn)定性舉例反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時判別穩(wěn)定性舉例穩(wěn)定穩(wěn)定

5、穩(wěn)定穩(wěn)定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定 可見：可見： 反響系數(shù)反響系數(shù)F 越大即反響越深，越大即反響越深，那么越易自激。那么越易自激。反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時判別穩(wěn)定性舉例反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時判別穩(wěn)定性舉例 假設(shè)能使反響線假設(shè)能使反響線與開環(huán)幅頻特性曲與開環(huán)幅頻特性曲線交于線交于 20dB /十十倍頻倍頻 的區(qū)域，那么的區(qū)域，那么可有可有 a ，即，即有有45 及以上相位及以上相位裕量，使電路穩(wěn)定。裕量，使電路穩(wěn)定。 a 普通應(yīng)使程度線普通應(yīng)使程度線 與開環(huán)幅頻特性曲線相交于與開環(huán)幅頻特性曲線相交于 20dB /十倍頻程十倍頻程 的區(qū)域，這樣通?？捎胁恍∮诘膮^(qū)域，這樣通?？捎胁恍∮?5 的相位裕

6、的相位裕量，使電路穩(wěn)定。量，使電路穩(wěn)定。./1lg20F設(shè)計負(fù)反響放大電路的重要原那么之一：設(shè)計負(fù)反響放大電路的重要原那么之一：例例5.3.1某負(fù)反響放大電路中，開環(huán)頻率特性如以下圖，設(shè)某負(fù)反響放大電路中，開環(huán)頻率特性如以下圖，設(shè)反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)，為保證電路穩(wěn)定義務(wù)，試反響網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)，為保證電路穩(wěn)定義務(wù)，試確定反響系數(shù)的最大值。確定反響系數(shù)的最大值。解：解： 為保證可靠穩(wěn)定，設(shè)為保證可靠穩(wěn)定，設(shè) 相位裕量為相位裕量為4545 ，那，那么么 由圖可得由圖可得: :4maxmax10dB801lg20 FF5.3.3 集成運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償集成運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償 頻率補(bǔ)償即在電路中接

7、入一些電容、電阻元件，改動放大頻率補(bǔ)償即在電路中接入一些電容、電阻元件，改動放大電路開環(huán)增益在高頻段的相頻特性，使電路具有足夠的穩(wěn)定裕電路開環(huán)增益在高頻段的相頻特性，使電路具有足夠的穩(wěn)定裕量，故頻率補(bǔ)償也稱相位補(bǔ)償。量，故頻率補(bǔ)償也稱相位補(bǔ)償。 常用措施：常用措施：電容滯后補(bǔ)償或電容滯后補(bǔ)償或稱簡單電容補(bǔ)償稱簡單電容補(bǔ)償RC 滯后補(bǔ)償滯后補(bǔ)償密勒效應(yīng)補(bǔ)償密勒效應(yīng)補(bǔ)償2i2i1o1H)/(21CRRf 簡單電容補(bǔ)償方法：簡單電容補(bǔ)償方法： 補(bǔ)償電容加于上限補(bǔ)償電容加于上限頻率最低的那個放大器頻率最低的那個放大器的輸入端，使反響線只的輸入端，使反響線只能處于開環(huán)幅頻特性曲能處于開環(huán)幅頻特性曲線斜率

8、為線斜率為 20dB /十倍十倍頻頻 的區(qū)域。的區(qū)域。)(/(212i2i1oHCCRRf 由于反響線只能在橫軸上方，由于反響線只能在橫軸上方，因此補(bǔ)償后，能穩(wěn)定。因此補(bǔ)償后，能穩(wěn)定。以簡單電容補(bǔ)償為例闡明頻率補(bǔ)償原理以簡單電容補(bǔ)償為例闡明頻率補(bǔ)償原理*討論討論負(fù)反響放大電路產(chǎn)生自激振蕩的主要緣由是什么？負(fù)反響放大電路產(chǎn)生自激振蕩的主要緣由是什么？如何預(yù)防或消除之？如何預(yù)防或消除之？ 答：由于放大電路在高頻段和低頻段存在附加相移，當(dāng)負(fù)反響答：由于放大電路在高頻段和低頻段存在附加相移，當(dāng)負(fù)反響放大電路中環(huán)路增益的附加相移到達(dá)放大電路中環(huán)路增益的附加相移到達(dá) 180 時，就將負(fù)反響變成時，就將負(fù)反

9、響變成正反響，假設(shè)環(huán)路增益的幅值還滿足正反響，假設(shè)環(huán)路增益的幅值還滿足 ，就會產(chǎn)生自激，就會產(chǎn)生自激振蕩，這是負(fù)反響放大電路產(chǎn)生自激振蕩的主要緣由。負(fù)反響振蕩，這是負(fù)反響放大電路產(chǎn)生自激振蕩的主要緣由。負(fù)反響放大電路級數(shù)越多，反響越深，產(chǎn)生自激振蕩的可以性就越大。放大電路級數(shù)越多，反響越深，產(chǎn)生自激振蕩的可以性就越大。 1. FA 要預(yù)防或消除自激振蕩，就必需破壞產(chǎn)生振蕩的條件。要預(yù)防或消除自激振蕩，就必需破壞產(chǎn)生振蕩的條件。對高頻自激振蕩，通常采用頻率補(bǔ)償。對阻容耦合方式構(gòu)成的對高頻自激振蕩，通常采用頻率補(bǔ)償。對阻容耦合方式構(gòu)成的負(fù)反響放大電路，所用耦合電容和旁路電容的數(shù)目越多，那么產(chǎn)負(fù)反響

10、放大電路，所用耦合電容和旁路電容的數(shù)目越多，那么產(chǎn)生低頻自激振蕩的可以性越大，對付由此引起的低頻振蕩可通生低頻自激振蕩的可以性越大，對付由此引起的低頻振蕩可通過適當(dāng)改動耦合電容和旁路電容的電容量。對因電源耦合引起過適當(dāng)改動耦合電容和旁路電容的電容量。對因電源耦合引起的低頻自激振蕩，通常采用電源去耦電路。的低頻自激振蕩，通常采用電源去耦電路。AudAudAud0.5V/ s)/(lg20NPOuuu cd/lg20uuAABNBPII 2/ )(BNBPII maxod/dtu 5.3.4 集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù)集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù)它們限制了運(yùn)放運(yùn)用電路的最高義務(wù)頻率。它們限制了運(yùn)放運(yùn)用電

11、路的最高義務(wù)頻率。一、小信號頻率參數(shù)一、小信號頻率參數(shù)1. 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW2. 單位增益帶寬單位增益帶寬BWGf / Hz20lgAud /dBf H=BWOf c=BWG BWG= Aud BW = Auf BWf帶寬增益積帶寬增益積 =可見：可見： BWf 遭到遭到BWG 和和Auf 的限制。的限制。 5.3.4 集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù)集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù) 開環(huán)放大倍數(shù)與開環(huán)放大倍數(shù)與開環(huán)帶寬之積開環(huán)帶寬之積 所構(gòu)成的負(fù)反響放大電路的所構(gòu)成的負(fù)反響放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)與閉環(huán)帶寬之積閉環(huán)放大倍數(shù)與閉環(huán)帶寬之積一、小信號頻率參數(shù)一、小信號頻率參數(shù)1. 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW2. 單

12、位增益帶寬單位增益帶寬BWGf / Hz20lgAud /dBf H=BWOf c=BWG BWG= Aud BW = Auf BWf帶寬增益積帶寬增益積 =用之構(gòu)成用之構(gòu)成 Auf = 10 的放大電路時，可得的放大電路時，可得 BWf =例：運(yùn)放例：運(yùn)放 LM741 : Aud = 104，BW = 7 Hz，7 kHz可見：可見： BWf 遭到遭到BWG 和和Auf 的限制。的限制。 5.3.4 集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù)集成運(yùn)算放大器的高頻參數(shù)二、大信號動態(tài)參數(shù)二、大信號動態(tài)參數(shù)1. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 SRmaxoRddtuS 時時當(dāng)當(dāng)輸輸出出為為正正弦弦波波 sin omotUu om

13、omo2ddmaxfUUtu 那么那么SR 2 f Uom例：例： A741： SR =0.5V/ s ， Aud = 104，BW = 7 Hz min(7kHz， 8 kHz)=7kHztUtu cosddomo 故應(yīng)保證故應(yīng)保證可見：可見： BWf 還遭到還遭到SR 和和Uom 的限制。的限制。 即即BWf 由由SR 、Uom 、 BWG 、Auf 共同決議。共同決議。用之構(gòu)成用之構(gòu)成 Auf = 10 的放大電路，的放大電路， Uomm= 10 V ，求，求BWf 故可得故可得 BWf =解：解： 受受BWG 和和Auf 的限制，的限制， BWf 為為7kHz 受受SR 和和Uom的限制，的限制， BWf =(0.5/210)MHz=8kHz1. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 SRmaxoRddtuS SR 2 f Uom2. 全功率帶寬全功率帶寬 BWP指輸出最大峰值電壓時對應(yīng)的最高義務(wù)頻率指輸出最大峰值電壓時對應(yīng)的最高義務(wù)頻率ommRP2 USBW 二、大信號動態(tài)參數(shù)二、大信號動態(tài)參數(shù) 了解負(fù)反響放大電路產(chǎn)生自激振蕩的緣由、條件了解負(fù)反