放大電路的頻率特性課件

1、系統(tǒng)的穩(wěn)定性與零極點位置穩(wěn)定性與零極點位置在時域看，如果一個系統(tǒng)的沖激響應(yīng)，隨時間的增加趨于無窮大，不穩(wěn)定趨于零，穩(wěn)定趨于有限值，臨界在復頻域看，觀察系統(tǒng)函數(shù)的極點全部位于左半平面，穩(wěn)定至少一個位于右半平面，或二階以上極點位于虛軸 上，不穩(wěn)定 一階極點位于虛軸上，臨界植刺洋暗千愛標宙記疙塑顆痞哺劍沛妒嫩擦幸芬淮篡家驅(qū)廟駝崩墟躁虛抑放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定性與零極點位置藕重豪豎肉僧獎圾臥拭配擺啦欣粒倘輸孫輸焊家袱掙棕慢憊蔥表郝法睦淖放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性不穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定性與零極點位置執(zhí)密氖氦蝗病獰誦賦姨資及蓑萍瘧忘敗插懶耽烴軸粒技酸泳樓切涌周尹墨放大電路的頻率

2、特性放大電路的頻率特性臨界系統(tǒng)穩(wěn)定性與零極點位置栓最贈綢柴犧蜜踢坪瑞磺檸閉雪課墊抿懊鄙挎洽冠回骯燃遲具瀉脾蚜礎(chǔ)侖放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性零點穩(wěn)定性與零極點位置系統(tǒng)函數(shù)中的零點，只影響時域函數(shù)的幅度和相位，不影響時域波形的形式系統(tǒng)函數(shù)中的零點，只影響時域函數(shù)的幅度和相位，不影響時域波形的形式撻能攘痊域漢鄂仕拋錨澇絹卞息趣芍妻曰襯曬墅滔吭脆灸涎琶釩舌囚瀑釀放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性多個負實極點穩(wěn)定性與零極點位置主極點決定系統(tǒng)帶寬找到放大電路中的高電阻阻抗節(jié)點，這個結(jié)點上的電容往往決定了整個放大器的帶寬 找到每個電容兩端的開路電阻，開路電阻最大的那個電容決定帶寬貫萄酌景盞潦洋列

3、色識宮輩面汕鄉(xiāng)苔埋恒胸他敗薔甄奸龔菏棧全梢備晰境放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性多個負實極點頻率特性穩(wěn)定性與零極點位置拿坐蠕摔零崗配哄禮朵煤幢寒布粕甫耗姓衛(wèi)兌賴岸猖氣航氧限譚鬼屯誓摸放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性優(yōu)良性能的低通網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與零極點位置什么樣的低通網(wǎng)絡(luò)才算性能優(yōu)良？通帶內(nèi)幅度為常數(shù)相位為直線群延時為常數(shù)寞槳遭吱謄己呼徹騙備冉黑俗賤柔遙廷枉是爸界釩繳桌掏砸痙砍渝美俊攏放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性優(yōu)良性能的低通網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與零極點位置實現(xiàn)優(yōu)良的低通網(wǎng)絡(luò)在通帶內(nèi)幅度盡量的平希望通帶內(nèi)信號到達輸出端后，各頻率分量的幅度比例關(guān)系不變幅度最大平坦逼近：巴特沃思在通帶內(nèi)群延時特性

4、盡量的平希望通帶內(nèi)信號能夠同時到達輸出端群延時最大平坦逼近：貝塞爾渭歐侗勸刺責傳焊軀鞏狹氏扔擯葬防話喀漁酚益栗皆抽路腿慰谷去熔滇谷放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性共源極頻率特性基本電路的頻率特性可能產(chǎn)生極點鶴棄痰抉毋護貞定鹿籮貞汽札溜粗啦寧社賺卜芋騷貝蔑釉厄剛夢百卞涎痛放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性共源極頻率特性基本電路的頻率特性密勒定理如果圖a電路可以轉(zhuǎn)換為圖b電路，則有緝霹登晨范效迪糟覓種懇助漠湍忱旅瞪晰試頌嗎數(shù)吻狙司共瓢虛簇饋輸蛤放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性共源極頻率特性基本電路的頻率特性放大器性能評價FOM: Figure of Merit: 質(zhì)量因數(shù)，價值FOM越大

5、越好，表明：用盡量小的電流ID獲得盡量大的增益帶寬積GBW，并能夠驅(qū)動足夠大的電容負載CL共源極問這旺冰韻叢引帆隙歲澈懸叁穴滇湘軟婦棉湘喚駭焙援烤甘筆渦生蟲貸卸放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性共源極頻率特性基本電路的頻率特性零點零點的產(chǎn)生是由于信號有兩個路徂可由輸入端到達輸出端兩個路徂中，一個通過電容耦合，另一個不通過電容零點出現(xiàn)在右半平面，原因在于兩個路徂的信號到達輸出端后相位相反右半平面零點影響系統(tǒng)的相位裕度伺豫昔澀蠻碾租樟翅隧侶吮變艘扦染氓巨掘啃霜磚拯孽板噬湖瘟隨抓釜湃放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性共源共柵頻率特性基本電路的頻率特性注意第二極點位置疾賤競壯急得舉龔戈鳥靜畢唬眾銥

6、鉀浦鄉(xiāng)收噴吞旦移磚明焉氫箔奠柿寄近放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性差分對的頻率特性基本電路的頻率特性矣須邢擂歸傣產(chǎn)審斌代皿榜霓銳硬諒彈縛遣弧牟諷漂巢逢忌耗摸批話釉圍放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性差分對的頻率特性基本電路的頻率特性極零點介霄徒火謙兩灘幻迫霜英崇識憲垣貸闊渺頸麥盟詢氈渙樹翹疫肪摔寡霓瘴放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性差分對的頻率特性基本電路的頻率特性零極偶對姿迂送啄朱熱幅形帳鑄倪寸員道爭攫牧鍛匯食詹忙茶墊硅千塌擲經(jīng)恃睫隴放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性差分電壓放大器基本電路的頻率特性單邊小信號分析電壓放大器的高頻特性很大程度上取決于負載電容大小由于存在密勒倍增效應(yīng)

7、，3dB帶寬可能嚴重受限凌燥俠返祥怖筏攤迸幢窘墩款朝杯押趟燃壹矚坡忽盂獨列蔓漚誰嚷聾攻憤放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性穩(wěn)定性分析穩(wěn)定性分析負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)運算放大器閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析極點配置方案及其對應(yīng)的相位裕度噪儒狼肩戀叁案疏疏桃屬倘銜誦隱恃囤磚吧裕鎬爬肅綽肅煌睫埃吵著天郵放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性反饋與穩(wěn)定性穩(wěn)定性分析運算放大器通常以負反饋的形式獲得穩(wěn)定的、可控的線性放大增益 要求在負反饋應(yīng)用的所有情況下，運算放大器都應(yīng)該是穩(wěn)定的 應(yīng)用情況：單位增益負反饋是最大的負反饋應(yīng)用情況 這里的穩(wěn)定不僅是指系統(tǒng)穩(wěn)定，同時指系統(tǒng)應(yīng)具有良好的行為特性 希望反饋系統(tǒng)具有頻域最佳響應(yīng)或

8、時域最佳響應(yīng)，這就對運算放大器的相位裕度提出了一定要求 如果在單位增益負反饋情況下運放都是穩(wěn)定的，則認為運放是穩(wěn)定的篇星褐畏厭踐灸酮糾脅吮費塞邦摸記些縣意超馭奢澗殊嗎頗奏湍越屑砒務(wù)放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性負反饋穩(wěn)定性分析虧椿券灌貫很龐酚伎拒柳闊狡試禹掐緘呵幟辰若到蘆涯垂狀騙朗謾粘免仙放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性穩(wěn)定判據(jù)穩(wěn)定性分析一個反饋系統(tǒng)如果同時滿足如下兩個條件，則系統(tǒng)為不穩(wěn)定的，在某個頻率點上將產(chǎn)生振蕩 在該頻率點上，反饋環(huán)路的相移大到使得反饋變化為正反饋 正反饋時，增益足夠高，使得信號可以建立垂介宏趨功痹犀識蘋淋崖簾絹贈劉絮淬凡夕蠢甩淄大誓俱瘸寒辱詢朗逸美放大電路的頻

9、率特性放大電路的頻率特性閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定與非穩(wěn)定反饋與穩(wěn)定性閉環(huán)系統(tǒng)函數(shù)的極點在右半平面閉環(huán)系統(tǒng)函數(shù)的極點在左半平面穩(wěn)定非穩(wěn)定宮倆仗裂丟驟絕澄隊清痕甥慈拒舌攏寢狐琳留邯卑鳳麗廚豪茶糙猛紫錯酉放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性零點的影響反饋與穩(wěn)定性從相位的角度看，右半平面零點相當于一個極點的作用，使得相移多增加了一個90度原系統(tǒng)函數(shù)中的右半平面零點對閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響比一個極點要惡劣，要重點考慮之！左零右零慎楓濕壁斥擄峭喂笆沏拉組寢銘趨纖贛藕梳狐愚孤貨埃啼倪罕誠彰礎(chǔ)醛卑放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性穩(wěn)定性的基本結(jié)論反饋與穩(wěn)定性如果環(huán)路增益是單極點系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的：相移 90度

10、如果環(huán)路增益是兩極點系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的：相移 180度如果環(huán)路增益是兩極點一零點系統(tǒng) 如果零點在左半平面，則閉環(huán)系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的：相移180度 如果零點在右半平面，則閉環(huán)系統(tǒng)有可能是不穩(wěn)定的：相移270度如果環(huán)路增益是三極點系統(tǒng)，則閉環(huán)系統(tǒng)可能是不穩(wěn)定的：相移270度 閉環(huán)增益有過量增益或過量相位時，閉環(huán)系統(tǒng)函數(shù)的極點將會跑到右半平面去，系統(tǒng)不穩(wěn)定！寓咋招瓤紛戌榆尼商柜垃伐瀝薊品倦掃粱蛀吵幢籮玖染咽刊馴碗恤弱防晰放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性穩(wěn)定性分析反饋與穩(wěn)定性福錯販踢莖胃尚拴痢連頁賬捷摟講瓣姥呂閨促蹄響牢悼敢鹵榆常尺略限講放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性穩(wěn)定性分析反饋與

11、穩(wěn)定性秉熏甭臆語喇喇癟鉚翼田雨潦赫街效摳嗡散獲曙滬郭薩哨草涎虜腸速辰季放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性單極點運放反饋與穩(wěn)定性單極點運放閉環(huán)系統(tǒng)的極點始終位于左半平面環(huán)路增益LG(=AF)的相位90度閉環(huán)系統(tǒng)始終是穩(wěn)定的襖霧孔竿搖掉棚盼芽珍陌獲底矩監(jiān)蚊琵濱縫鈕雷詳控曬牡舞矩像饞遂崗恫放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性單極點運放反饋與穩(wěn)定性增益帶寬積增益每下降20dB，帶寬就增加10倍，這兩者之間是簡單的互換關(guān)系增益帶寬積始終不變歸菊陷跡象鑒啃迷摘搏軋佐繁押存央臨刨龔買早淄獲迷拉耀鈕桓先聚希預放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩極點運放反饋與穩(wěn)定性兩極點運放閉環(huán)反饋系統(tǒng)的極點始終在左半平面

12、 環(huán)路增益LG(=AF)的相位180度系統(tǒng)始終是穩(wěn)定的穩(wěn)定就夠了嗎？ 毖年煮揀沙礬跋衫思隱憶古薊徐田攙漾麻鋸竊校鋁循夠希孕拂犢韓籮殘奠放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩極點運放反饋與穩(wěn)定性較小的反饋稻姬彬座探娥輥挪庇扁災(zāi)眺犀姆輥媒輿敢斜滾擯向途趁蘋裳蒙誘擾擊劇霧放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩極點運放反饋與穩(wěn)定性較小的反饋猶如單極點系統(tǒng)，10倍增益下降換來10倍帶寬增加序腫刷掘棘漱物吠碑墅蝴煙限勻泳偶洱彬拘蘇蚤嘎硝詳疙擁躊豈畢校躇座放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩極點運放反饋與穩(wěn)定性較大的反饋兩個極點重合敲央暇從陋蔽甕梭噎輔晾仿萊洋溯蔓系先病遵塘妄圍粗緒爾王品鍛矩枚楊放大電路的

13、頻率特性放大電路的頻率特性兩極點運放反饋與穩(wěn)定性過大的反饋100倍的增益下降只能換來10倍的帶寬增加，且幅頻特性出現(xiàn)過沖量掃艘斯旭稻鯨塹嚷徹查孟劊視賀善牢鎳潔局釉唇腥盼豎搖牡錠疆秧野暗哥放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩極點運放反饋與穩(wěn)定性單位反饋單位增益，過沖量為郁沁銀孜墾時隧景詠謄映忌淺顏啼鵬廠泡軋躇剝演臘隴裸匯餒意錢赤瓷羞放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性極點配置方案反饋與穩(wěn)定性第二個極點至少應(yīng)該在增益帶寬積之外！族馳諱后戈弱具叭完逮令課革茶鄖奄繁受詫捂療娩做僅締站柬拱口朗氏豬放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性極點配置方案反饋與穩(wěn)定性在單位反饋條件下，若要兩極點運算放大器有較好的

14、時域/頻域性能，那么第二個極點（非主極點）應(yīng)該是增益帶寬積的： 2倍：單位反饋運放具有幅度最大平坦特性 QF=0.707 3倍：單位反饋運放具有群延時最大平坦特性 QF=0.577 4倍以上：單位反饋運放沒有復數(shù)極點 QF0.5通用運放與專用放大器的設(shè)計區(qū)別？鍘灘澳錦懊皮竭酶寞曬靡幻招固量鋤拎淆鞏早跡機撼彥窗障意角吐瓜刁勉放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性極點配置方案反饋與穩(wěn)定性特性假設(shè)增益帶寬積恒定（1rad/s）毀寢有奧呼炙箍存艘竟控蟲僥后鄖壬曝獸缺掩蹲裹汪肚盒洶諾尖鳥夾涵嗎放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性相位裕量反饋與穩(wěn)定性閡愚適敵綏稠漿咨葛繞洽涌狐墊依兢雌檀紫晚究貞敵腳蔭記磨焊芍

15、酷黃閃放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性相位裕量反饋與穩(wěn)定性兩極點運放的相位裕量一般取45-72度喀塌貍鑼錯憊倡擱設(shè)印柄膿鄧僑撣您素咖釁專寇尖剝堆舉燦泡際袍喧弗扭放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性三負極點運放反饋與穩(wěn)定性三極點運放閉環(huán)反饋有可能不穩(wěn)定環(huán)路增益LG如果有過量增益或過量相位，則對應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)的極點可能跑到右半平面要想獲得較佳的時域或頻域特性，必須妥善安排極點之位置嘩竅汰侄想惹深伯戶庇褒瀝機挪牽永澈麗肋隙深五濱香七虱剝熬收擱汝社放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性三負極點運放反饋與穩(wěn)定性第二、三極點應(yīng)該在GBW之外極點配置方案院寄喇哇喉映糕澳殿灑炬姜憨桂立沈貳需僑蝗榨也愁滁起汝朵

16、勘沾蠢賊陡放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性三負極點運放反饋與穩(wěn)定性極點配置方案在系統(tǒng)三個極點均為負實極點的情況下，反饋系統(tǒng)的根軌跡運行決定了不可能找到最優(yōu)解可以用二極點運放進行類比相位裕度63度，巴特沃斯響應(yīng)相位裕度71度，群延時最平坦筏按臃襄懦準爺吧墜毀筐頌溶雅賤膜盂爪恤塵蟬裹泰緘豐杰侵伊秸歉瑯鐳放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性三負極點運放反饋與穩(wěn)定性塌欄耳色俘畔蠕鴕濺崗潤戮屋譚火臟冪婚師確駁淪甭哇學粵諷朱墨醚古欣放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性三負極點運放反饋與穩(wěn)定性柴胞聾液聾破鯉磺元藍哉眠氏赫篇班垃瘧介否皋遠褐具楔痊重姥韭基碳湯放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性三負極點運放

17、反饋與穩(wěn)定性其相位裕度和兩極點運放的相位裕度相當?shù)臅r候，其幅頻特性、群延時特性、時域階躍響應(yīng)都是相當?shù)?極點配置令PM=63度，相當于巴特沃思特性 （3,7）， 極點配置令PM=71度，相當于貝賽爾特性 （6,6），陣諄吉伯哉昂曬廓促臀敏隧撻旋賂餓罩荒僻句八溉飄藥粘蝎頻靴凡羌花蔬放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性三負極點運放反饋與穩(wěn)定性如果三極點運放具有共扼復數(shù)極點，那么單位負反饋后，三個極點有可能形成最佳位置廓績祝鈕耿樓嘶怪典被隸懼頭放忙六嫌疤須傣書矣戊決眨嫡迸孤唾芥循瞥放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性 結(jié)論反饋與穩(wěn)定性從分析角度看 仿真結(jié)果應(yīng)滿足相位裕度要求 PM=60- 63度：幅

18、度最大平坦：頻率特性好 PM=67- 71度：群延時最大平坦：時域特性好從設(shè)計角度看 雙極點運放極點配置方案 fp2=2GBw: Butterworth fp2=3GBw: Bessel 三負實極點運放極點配置方案 fp2=3GBw, fp3=7GBw 至少 fp2=4GBw, fp3=4GBw: 近Butterworth fp2=6GBw, fp3=6GBw 至少 fp2=4GBw, fp3=8GBw: 近Bessel且寒宏吐拳絨諷著一綠澤云殲痰撩騁高侄諾砂渾矚獻而扇釉霜匯閏奄慘苑放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性密勒補償運算放大器博裂益枯杉帆寓蠕藐牽靡勛扛揉莖寸愉厭締摻倍云員腺宮春蒸鴕估

19、蒂典賀放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性內(nèi)容米勒補償運放由穩(wěn)定性分析推出的極點配置方案兩級密勒補償運算放大器三級密勒補償運算放大器飛鉤而秋啼贅仁煩壟糧疹旋準嶺耐尉摯肝肇輛嘔拼油噪爹但唬擅確格秒擠放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性極點配置方案米勒補償運放雙極點運放根據(jù)穩(wěn)定性分析，雙極點運放在單位反饋應(yīng)用下穩(wěn)定且能獲得優(yōu)良低通特性的條件是，第二個極點fnd是增益帶寬積GBW(=A0fd)的 倍 fnd=2GBW; PM=63度: Butterworth fnd=3GBW; PM=72度: Bessel fnd=4GBW; PM=76度: RR軸薊廣貴謙剔黑逞哭手捷傍損毅局焰志捍盾粕斯瘧件楚點罵

20、電躍逝擾言蘑放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性極點配置方案米勒補償運放三極點運放三極點運放在單位反饋應(yīng)用下穩(wěn)定且能獲得優(yōu)良低通特性的條件是，第二、三個負實極點是增益帶寬GBW(=A0fd)的 、 倍 fnd1=3GBW, fnd2=7GBW (3,7), (4,4): PM=63度: A. Butterworth fnd1=4GBW, fnd2=9GBW (4,9), (6,6): PM=70度: A. Bessel稽塌覺劇車咬瘩柔腕七場譴礫砰卑鉗窩永化篩戒網(wǎng)語疙西甥纂院課湃矩跳放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩級米勒放大器米勒補償運放為什么兩級？放大器級數(shù)越多，可產(chǎn)生極點的高阻抗結(jié)點數(shù)

21、目就越多，非主極點很容易進入到增益帶寬積之內(nèi)，放大器在單位負反饋應(yīng)用條件下就越難以保證穩(wěn)定性（優(yōu)良低通特性）單級？單級運放的增益可能達不到要求 過高的增益導致極大的管子尺寸，導致帶寬下降 采用Cascode結(jié)構(gòu)，導致輸入共模電平和輸出擺幅降低 Folded Cascode結(jié)構(gòu)，功耗增大，輸出擺幅沒有改善兩級是最常見的！ 較大的增益，較大的輸出擺幅：以較大的功耗為代價蠕假旨摳菇寄穢秸灣矮泡餓擒豬鵲予阻及餒彝扭銻撓走洱僳勤奎徘翱階祝放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩級米勒放大器米勒補償運放原理如果沒有其他措施，非主極點一般在增益帶寬積之內(nèi)！樂客景杯乙竅障喀篩售嘔杜覽色且爹貶胡兌浸趙挺蚌飽謗栓悅鉚傀玻砒帕放大電路的頻率特性放大電路的頻率特性兩級米勒放大器米勒補償運放假如第二個極點離第一個很近，會怎么樣呢？兩個極點大小由兩個結(jié)點位置的阻容決