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运放的频率补偿
文章来源:永阜康科技 更新时间:2020/9/16 9:55:00

运算放大器或者说运放常被看做是模拟电路设计中的“老黄牛”。早在模拟电脑的年代,运放就长别用于模拟电压的数学运算,也因此得名运算放大器。如今运放主要多用于电压比较,差异化,积分和求和等。况且,运放电路加以调整后可以实现许多不同功能,但它仍有少量限制,会为你的设计带来麻烦。

最主要的挑战就是在大带宽应用中提高运放的稳定性。解决方法就是在频率响应上补偿运放,在运放两端加入一个频率补偿电路。运放的稳定性取决于不同的参数。本文就教大家理解频率补偿在设计中的重要性。

运放的简单基础

在我们直接接触高级运放应用并了解如何使用频率补偿稳定运放之前,我们先来了解一下运放的基础。

运放可以被配置为开环和闭环。在开环中,是没有反馈电路的。但在闭环中,放大器需要反馈才可以正常运作。运放可以加入负反馈或者正反馈。如果反馈网络在运放的正引脚上,就被成为正反馈。反之,接在负引脚上则称为负反馈。

运放中为何需要频率补偿

我们来看下面的放大器电路。这是一个简单的负反馈同相运放电路。这种配置方式为单位增益跟随器。

以上电路在电子设备中很常见。大家都知道,放大器的输入阻抗非常高,并可以输出合理量的电流。因此运放可以用低电平信号来驱动产生较高电流。

但驱动负载的最大运放安全输出电流是多少呢?以上的电路用来驱动纯电阻负载已经足够,但如果我们在输出端接入一个感性负载,运放就会变得不稳定,根据负载的电感量,最糟的情况下,运放甚至会产生振荡。

我们来探究为何感性负载连接到输出时运放会变得不稳定。以上电路可以以一个简单公式表示:

Acl=A/ 1+Aβ

Acl是闭环增益。A是开环增益。β是反馈系数。这意味着输出将回到运放的输入端。因为放大器为单位增益放大器,所以反馈系数为1,因此所有的输出都完整回到输入。

至于Aβ的解释,我们画一个负反馈放大器来从不同角度解释。

以上图片是该等式和负反馈放大器电路的图片展现形式。这和传统的负反馈电路相同。他们都是AC输入至正引脚,而反馈都在负引脚。其中的圆圈是相加点,它有着两个输入,一是输入信号,而是反馈电路来的输入。



 
 
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