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放大器变振荡器, 如何处理容性负载? ( V4 | Y0 i( z& K& |0 y& A0 p
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容性负载一定会影响运算放大器的性能。简单地说,容性负载可以将放大器变为振荡器。今天我们就来说说——
& u$ ?/ t0 t# I, X容性负载如何将放大器变为振荡器 如何处理容性负载?
5 z5 \5 N) L+ s" L5 ]% n 放大器变振荡器?运算放大器固有的输出电阻Ro与容性负载一起,构成放大器传递函数的另一个极点。如波特图所示,在每个极点处,幅度斜率(负值)减小20dB/10倍。请注意各极点如何增加多达-90°的相移。我们可以从两个角度来考察不稳定性问题。请看对数图上的幅度响应,当开环增益与反馈衰减之和大于1时,电路就会变得不稳定。类似地,还可以看相位响应,在环路相移超过-180°的频率,如果此频率低于闭环带宽,则运算放大器往往会发生振荡。电压反馈型运算放大器电路的闭环带宽等于运算放太器的增益带宽积(GBP,或单位增益频率)除以电路的闭环增益(ACL)。![]()
运算放大器电路的相位余量可以看作是使电路变得不稳定时所需的闭环带宽的额外相移量(即相移+相位余量=-180°)。随着相位余量趋于0,环路相移趋于-180°,运算放大器电路便趋于不稳定。通常而言,如果相位余量值远小于45°,就会导致频率响应的尖峰,以及阶跃响应时的过冲或响铃振荡等问题。为了保持足够的相位余量,容性负载所产生的极点至少应比电路的闭环带宽高10倍。如果不是这样,请考虑电路不稳定的可能性。 如何处理容性负载?教你三招 首先应当确定,运算放大器能否安全地驱动自身负载。许多运算放大器数据手册规定了“容性负载驱动能力”,另有一些则提供了关于“小信号过冲与容性负载之间关系”的典型数据。查看这些数值,可以发现过冲随着负载电容增加成倍递增。当过冲接近100%时,运算放大器便趋于不稳定。如果可能,请让过冲远低于此限值。另外请注意,此图针对特定增益而言。对于电压反馈型运算放大器,容性负载驱动能力随着增益的增加而提高。因此,在单位增益时能够安全驱动100pF电容的电压反馈型运算放大器,在增益为10时应当能够驱动1000pF电容。 ! N/ i9 n6 e. y+ u& k
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