【运放】负反应缩小电路自激振荡和消弭-KIA MOS管

自激振荡产生的道理

先回首一下负反应缩小电路的根基道理框图：

如图中，负反应缩小电路在引入了反应量以后，放  大电路的净输入Xid将减小，以是Xi和Xf是同相位的，也便是经由过程根基缩小电路A和反应收集F的 处置以后，旌旗灯号变更了整数个周期，有相移角φa+φf=2n*180°。

上面的阐发，是基于旌旗灯号处于中频地区，电路中的 电抗性元器件影响不较着；当旌旗灯号处于高频或低频区时，电路中的电抗性元器件的影响增大， 根基缩小电路的增益A和反应收集的反应系数F的相位城市随频次产生变更，会使得Xf与Xi不再 同相位，产生附加相位。

当在某一频次下，A和F的附加相位到达180°时，就 会使得φa+φf = (2n+1)*180°，即Xf与Xi变成了反相，缩小电路由负反应变成了正反应！

进一步地，当正反应较强时，以致于到达-Xf=Xid时 ，则此时电路不输入，也能产生输入旌旗灯号，即产生了自激振荡。

以自激振荡的前提阐发，当-Xf=Xid时，因为Xid·A ·F=Xf，则环路增益A·F = -1（这里A和F都是单数），也便是它知足幅值前提和相位前提：|A ·F| = 1 且 φa+φf = (2n+1)*180°。为了凸起附加相位的干系，相位前提也常写成Δφa+ Δφf =±180°。

以是，在知足上述幅值前提和相位前提时，电路可 以坚持振荡的状况。别的，普通环境下，当相位前提知足Δφa+Δφf =±180°，且|A·F| > 1时，更轻易起振，此时电路更轻易由一个小幅振荡越变越大，终究到达电路的电源可提 供的最大振幅。

不变任务的前提

由上一节阐发，自激振荡的前提须要知足相位前提 、幅值前提，以是，若是想要按捺电路自激，只需粉碎肆意一个前提便可，即请求|A·F| >=1时|φa+φf|<180°，或当φa+φf=±180°时|A·F|<1。

咱们在环路增益A·F的波特图长进行阐发，如图是 一个缩小电路的环路增益波特图示例：

咱们将|A·F|和φa+φf的图形横坐标（频次）对齐 ，而后比对。

当|A·F|=1时，也即20lg|A·F|=0时，频次为f0， 对应到附加相移φa+φf图形上，能够看到此时相移是小于180°的，以是不会自激振荡。也可 以经由过程相位前提反推，当相位前提知足时，频次为图中f180，对应到幅值图形中，能够看到增 益Gm的对数是小于0的，即|A·F|<1，也不会自激振荡。

图中增益为0dB的相位与180°的差值φm称为相位裕 度，Gm与0dB的差值称为增益裕度。工程上普通请求φm>=45°或Gm<=-10dB，以保障电路 在外界搅扰、环境变更、电路参数等前提变更时仍能坚持杰出的不变性。

上面咱们以几个简略的例子来申明一下

a）不知足自激前提的电路仿真

以下图，是一个简略的电压跟从器电路，负载是一 个纯电阻：

咱们利用波特图仪仿真出它的环路增益波特图，第 一个图是幅频呼应，第二个图是相频呼应。

能够看到，第一幅图中，这个电路的环路增益一直 比0dB小（最大为-0.004dB，频次到1.9MHz时约为-10.9dB），以是不会自激振荡。

另外一方面，第二幅图中，相频呼应要到2.98MHz能力 使相移到145°摆布，而此时幅频呼应是要远小于0dB的，以是也不会自激振荡。并且这个电路 有比拟大的相位裕度和增益裕度。

b)能够自激的环境

以下图，依然是一样的电压跟从器电路，可是负载 是一个电阻并联电容：

咱们晓得，运放驱动电容性负载，是很轻易产生振 荡的，现实阐发环境若何呢？

能够看到，第一幅图中，这个电路的环路增益肇端 为0dB，以后有一个下降的尖峰，此区间增益是大于0dB的；到9.205kHz时降为1.75dB，此时仍 然是大于0dB的。

另外一方面，第二幅图中相频呼应在9.205kHz时，相 移为-179.4°，靠近-180°，此时长短常轻易自激振荡的。

3）运放自激振荡的弥补

运放自激振荡时，普通能够经由过程以下几种体例处理 ：

a)当振荡由散布电容、电感等引发时，可经由过程反应 端并联电容，对消影响

以下图，反比拟例缩小电路中，输入处有散布电容 Cin，这个电容会引发必然的相位滞后，在必然频次下会使得电路振荡；处理体例是在反应电阻 R2上并联一个电容Cf，称为相位超前弥补；增添Cf后能够使得0dB点的频次后移。普通Cf取值为 几pf至几十pf，大于Cin便可。

b)振荡是因为运放驱动容性负载引发，能够在输入 端串接小电阻消弭

运放驱动容性负载，会使得反应旌旗灯号滞后，能够在 输入处串接一个小电阻，削弱电容对反应旌旗灯号的滞后感化；这属于环路外弥补。以下仿真图：

和上一节的容性负载波特图比拟，能够看到，在有 容性负载的输入处串连了一个5.1Ω的小电阻后，已不大于0dB的点，并且相位裕度也很大 。

c）下降环路增益

前两种体例都是经由过程调剂电路的相位来完成的，某 些时辰，能够下降电路的环路增益（即削减反应量，增大闭环增益）来处理振荡题目。如某些 品种的运放在闭环缩小倍数小于1时，不能不变任务，此时能够调剂参数，增大其闭环增益A（ 即减小F），则能够不变任务。

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