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《放大器电路设计学习心得
负反馈放大器电路学习心得反馈深度如图 1所示的反相(左)和同相(右)电路中,反馈深度的表达式为。 图 1 放大器同相与反相接法虚短的条件是虚短成立的必要条件。所以如图 2的电路中,由于,因此虚短不成立,此时的放大器类似于比较器。从输入输出波形可以知道,放大器同相端的电位和反相端不相同,输出(蓝色)变为方波。图 2 “虚短”成立条件测试跟随器的反馈深度最大任何放大电路都是反馈量越大,越容易发生振荡。而且,输出有电容连接时,振荡的可能性还会增加。跟随器的反馈深度最大,为全反馈,此时,输出全部反馈到输入端。图 3 反馈深度最大的跟随器电路零点与极点—感性认识问题的提出电路中经常要对零极点进行补偿,想问,零点是由于前馈产生的吗?它产生后会对电路造成什么样的影响?是说如果在该频率下,信号通过这两条之路后可以互相抵消还是什么??极点又是怎么产生的呢?是由于反馈吗?那极点对电路的影响又是什么?产生振荡还是什么??对于零点,个人认为零点的产生是与前馈有关,前馈路径与主信号通路的叠加以及相消产生了零点,当叠加时产生左半平面零点有助于稳定性,当相消时产生右半平面零点,这对系统的稳定性很不利,因此要抵消它。并不是所有的前馈都会产生零点,要看它前馈入径是否有并联的电阻。零点的产生零点可以由两条环路产生,原理是两条环路的滞后不同时,就形成了相对的前馈。也可以由电阻串电容产生,其实说到底都是相位超前的原因。零点在CMOS中往往是由于信号通路上的电容产生的,即信号到地的阻抗为0,在密勒补偿中,不只是将主极点向里推,将次极点向外推(增大了电容),同时还产生了一个零点(与第三极点频率接近)。极点的产生与影响极点又是怎么产生的呢?是由于反馈吗?那极点对电路的影响又是什么?产生振荡还是什么??极点决定的是系统的自然响应频率,通常在电路中就是对地电容所看进去的R和对地电容C共同决定的。极点的产生就是由于引入电容与电阻的并联,产生极点的频率就是1/RC。这个与反馈无关,虽然反馈可以产生极点,但是,并不是所有的极点都是反馈产生的。极点从波特图上看两个作用:延时和降低增益,在反馈系统中作用就是降低反馈信号幅度以及反馈回去的时间,所以如果某个节点存在对地电容,必然会对电容充电,同时电容和前级输出电阻还存在分压,所以这个电容会产生极点!极点对OP放大器的增益是以-20 db/dec减小,相移是增加90度。环路是否震荡,直接原因是环路的相位裕度是否0。大于则系统稳定,小于0则系统震荡。极点和环路没有关系,极点只是一个相位滞后,至于经常和环路被一起提到,是因为极点对环路的稳定性有决定性的影响。其他人的经验经验上来讲,放大器电路中高阻抗的节点都要注意,这点上即使电容很小,都会产生一个无法忽略的极点。零点一般就不那么直观了,通常如果两路out of phase的信号相交就会产生零点,但这不能解释所有的零点。极点是由于结点和地之间有寄生电容造成的,零点是由于输入和输出之间有寄生电容造成的,一般输入和输出之间的零极点考虑多一点,主要是因为输入输出有较大的电阻,造成了极点偏向原点。一般的说,零点用于增强增益(幅度及相位),极点用于减少增益(幅度及相位),电路中零点极点一般是电容倒数的函数(如1/C)。当C变大时,比如对极点来说,会向原点方向变化,造成增益减少加快(幅度及相位)~一般运放电路的米勒效应电容就是这个原理,当增益迅速下降倒-3dB时,其他的零点极点都还没对系统增益起到啥作用(或作用很小,忽略了),电路就算OK了~你就可以根据自己的需要补上带宽,多少多大的裕度就KO了。自激振荡的来源与抑制自激振荡的根本原因在于放大器存在附加相移。在低频时,附加相移主要决定于输入电容、输出电容及发射极旁路电容;高频时,主要决定于极间电容和接线分布电容。消除自激的指导思想是:希望极点数少些,极点频率拉开些,-20dB/dec段长些。图 4 单级阻容耦合放大器的频率特性放大器自激的判断从的波特图查看:当相移时,若(即),则电路不稳定,会产生自激,如图 5(a)所示。时起振,振荡稳定后。当相移时,若(即),则电路稳定,不会产生自激,如图 5(b)所示。当然,还要考虑裕度。图 5 负反馈放大器幅频特性和相频特性曲线用示波器或电平表检测:将宽频(或选频)电平表或示波器接于放大器的输出端,观察放大器无输入信号时,其输出是否有信号。用自制振荡表头检查:表头的制造如图 6所示,C1的取值由被测放大器的上限工作频率而定:上限工作频率为10MHz左右时,选10~20pF为宜;上限工作频率小于10MHz时,选20~30pF为宜;当上限工作频率高于10MHz时,选5~10pF。图 6 自制振荡表头原理图用“表头”检查放大器稳定与否的方法:使“表头”的探针触碰放大器的某处(如输出级的集电极C),同时人为地刺激放大器的另一处(
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