负反馈放大电路的自激与频率补偿.ppt

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1、 5.3 负反馈放大电路的负反馈放大电路的 自激与相位补偿自激与相位补偿 5.3.3 集成运算放大器的相位补偿集成运算放大器的相位补偿 5.3.2 负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断5.3.1 负反馈放大电路的自激振荡条件负反馈放大电路的自激振荡条件 5.3.4 集成运放的频率响应及高频参数集成运放的频率响应及高频参数5.3.1 负反馈放大电路的自激振荡条件负反馈放大电路的自激振荡条件幅度幅度平衡平衡条件条件相位相位平衡平衡条件条件幅度幅度起振起振条件条件相位相位起振起振条件条件5.3.2 负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断一一、判断方法判断方法产生自激振荡

2、产生自激振荡是否满足是否满足 且且一一、判断方法判断方法产生自激振荡产生自激振荡不产生自激振荡不产生自激振荡5.3.2 负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断二、稳定裕度二、稳定裕度1.增益裕度增益裕度 Gm2.相位裕度相位裕度指指频率处的环路增益分贝值频率处的环路增益分贝值时对应时对应通常要求通常要求二、稳定裕度二、稳定裕度1.增益裕度增益裕度 Gm2.相位裕度相位裕度指指频率处的环路增益分贝值频率处的环路增益分贝值时对应时对应通常要求通常要求指指环路附加相移绝对值与环路附加相移绝对值与180 的差值的差值时对应频率处时对应频率处通常要求通常要求反馈网络为纯电阻网络时判断稳定的

3、简便方法反馈网络为纯电阻网络时判断稳定的简便方法 作高度为作高度为 的水平线（的水平线（称反馈线），称反馈线），与开环幅频特性曲线相交，交点对应的附加相移与开环幅频特性曲线相交，交点对应的附加相移 a a 若小于若小于180180，则稳定，否则不稳定。，则稳定，否则不稳定。利用开环频率特性判断：利用开环频率特性判断：在在查看查看 a a。判断方法：判断方法：反馈网络为纯电阻网络时判断稳定性举例反馈网络为纯电阻网络时判断稳定性举例稳定稳定 稳定稳定 不稳定不稳定 不稳定不稳定 可见：可见：F 越大越大 即反馈越深，即反馈越深，越易自激。越易自激。反馈网络为纯电阻网络时判断稳定性举例反馈网络为纯电

4、阻网络时判断稳定性举例反馈线交于反馈线交于 20dB/十倍频十倍频 的区域，则的区域，则有有45 及以上相位及以上相位裕量，稳定。裕量，稳定。单单级级深深度度负负反反馈馈放放大大电电路路，会会因因附附加加相相移移而而产产生生高高频频自激自激吗吗？例例某负反馈放大电路中，开环频率特性如图所示，设反某负反馈放大电路中，开环频率特性如图所示，设反馈网络为纯电阻网络，为保证电路稳定工作，试确定馈网络为纯电阻网络，为保证电路稳定工作，试确定反馈系数的最大值。反馈系数的最大值。解：解：为保证可靠稳定，设为保证可靠稳定，设 相位裕量为相位裕量为45 ，则，则 由图可得由图可得:135 5.3.3 集成运算放

5、大器的相位补偿集成运算放大器的相位补偿相位补偿也称频率补偿相位补偿也称频率补偿：接入电容、电阻元件，改变放大电路：接入电容、电阻元件，改变放大电路开环增益在高频段的相频特性，使电路具有足够的稳定裕量。开环增益在高频段的相频特性，使电路具有足够的稳定裕量。常用措施：常用措施：电容滞后补偿或电容滞后补偿或称简单电容补偿称简单电容补偿RC 滞后补偿滞后补偿密勒效应补偿密勒效应补偿简单电容补偿方法：简单电容补偿方法：补偿电容补偿电容加于上限加于上限频率最低的那个放大器频率最低的那个放大器的输入端，的输入端，使反馈线处使反馈线处于开环幅频特性曲线斜于开环幅频特性曲线斜率为率为 20dB/十倍频十倍频 的

6、的区域。区域。以简单电容补偿为例说明相位补偿原理以简单电容补偿为例说明相位补偿原理*讨论讨论负负反反馈馈放大放大电电路路产产生自激振生自激振荡荡的主要原因是什么？的主要原因是什么？如何如何预预防或消除之？防或消除之？答：答：由于放大由于放大电电路在高路在高频频段和低段和低频频段存在附加相移，当段存在附加相移，当负负反反馈馈放大放大电电路路环环路增益的附加相移达到路增益的附加相移达到 180 时时，就将，就将负负反反馈变馈变成成正反正反馈馈，若，若环环路增益的幅路增益的幅值还满值还满足足 ，就会，就会产产生自激生自激振振荡荡，这这是是负负反反馈馈放大放大电电路路产产生自激振生自激振荡荡的主要原因

7、。的主要原因。负负反反馈馈放大放大电电路路级级数越多，反数越多，反馈馈越深，越深，产产生自激振生自激振荡荡的可能性就越大。的可能性就越大。要要预预防或消除自激振防或消除自激振荡荡，就必，就必须须破坏破坏产产生振生振荡荡的条件。的条件。对对高高频频自激振自激振荡荡，通常采用相位，通常采用相位补偿补偿。对对阻容耦合方式构成的阻容耦合方式构成的负负反反馈馈放大放大电电路，所用耦合路，所用耦合电电容和旁路容和旁路电电容的数目越多，容的数目越多，则产则产生低生低频频自激振自激振荡荡的可能性越大，的可能性越大，对对付由此引起的低付由此引起的低频频振振荡荡可通可通过过适当改适当改变变耦合耦合电电容和旁路容和

8、旁路电电容的容的电电容量。容量。对对因因电电源耦合引起源耦合引起的低的低频频自激振自激振荡荡，通常采用，通常采用电电源去耦源去耦电电路。路。AudAudAud0.5V/s 5.3.4 集成运放的集成运放的频频率响率响应应及高及高频频参数参数 限制了运放应用电路的最高工作频率。限制了运放应用电路的最高工作频率。一一、小信号频率参数小信号频率参数1.开环带宽开环带宽BW2.单位增益带宽单位增益带宽BWGf/Hz20lgAud/dBf H=BWOf c=BWG BWG=Aud BW=Auf BWf带宽增益积带宽增益积=BWf 受受BWG 和和Auf 限制。限制。5.3.4 集成运放的集成运放的频频率

9、响率响应应及高及高频频参数参数 一一、小信号频率参数小信号频率参数1.开环带宽开环带宽BW2.单位增益带宽单位增益带宽BWGf/Hz20lgAud/dBf H=BWOf c=BWG BWG=Aud BW=Auf BWf带宽增益积带宽增益积=构成构成 Auf=10 的放大电路时，的放大电路时，BWf =例：例：运放运放 LM741:Aud=104，BW=7 Hz，7 kHz5.3.4 集成运放的集成运放的频频率响率响应应及高及高频频参数参数 BWf 受受BWG 和和Auf 限制。限制。二二、大信号动态参数大信号动态参数1.转换速率转换速率 SRSR 2 f Uom例：例：A741：SR=0.5V

10、/s，Aud=104，BW=7 Hz min(7kHz，8 kHz)=7kHz应保证应保证BWf 由由SR、Uom、BWG、Auf 共同决定。共同决定。构成构成 Auf=10 的放大电路，的放大电路，Uomm=10 V，求，求BWf 故故 BWf =解：解：受受BWG 和和Auf 限制，限制，BWf 为为7kHz 受受SR 和和Uom限制，限制，BWf=(0.5/210)MHz=8kHz1.转换速率转换速率 SRSR 2 f Uom2.全功率带宽全功率带宽 BWP指输出最大峰值电压时对应的最高工作频率指输出最大峰值电压时对应的最高工作频率二二、大信号动态参数大信号动态参数5.3 复习要点复习要点1.了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、条件了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、条件2.和消除方法，了解负反馈放大电路稳定性的判断。和消除方法，了解负反馈放大电路稳定性的判断。2.了解集成运放的频率补偿方法、高频参数及其应用。了解集成运放的频率补偿方法、高频参数及其应用。主要要求：主要要求：1.负负反反馈馈放大放大电电路路稳稳定性的判断。定性的判断。2.集成运放的的高集成运放的的高频频参数及其参数及其应应用。用。重点：重点：作业：作业：自学：自学：5.3.5 集成运放构成的放大电路集成运放构成的放大电路 频率响应的频率响应的Multisim 仿真仿真