运放震荡自激的原因分析

Zedd

运放震荡自激的原因分析

       个人经验，最有效的方法：
        1、放大电路的阻值是否太大了？ 例如我看过放大10倍的电路，电阻选用100k，1M。（甚至教科书也这么写）。本征电路电流过小，抗干扰能力弱，输出信号更容易耦合进来。
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( T$ O. a. h1 h3 R2 A+ ~4 ~        2、输出走线太长的时候，不光容易自激，而且信号也容易受到干扰，最好走屏蔽，没有条件，可以考虑输出串小电阻。串联小电阻，不完全是解决相位问题，同时解决容性负载过大时，造成的运放工作异常。
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        3、放大倍数不宜过大，输出信号过强，输入信号过于弱，则容易耦合。

        4、跨阻并联电容，虽然从理论上是有效地，但是电容影响输出相位一致性，电容离散型过大。在强调相位一致性的场景，需要考虑相位影响。

1 k6 @6 ]* I, `        5、接地，永恒的话题。

        运放震荡自激的原因：
& c% L' g" d. t        1、环路增益大于1 2、反馈前后信号的相位差在360度以上，也就是能够形成正反馈。

        参考《自控原理》和《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》
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        自激振荡的 引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级 间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈 电容,以及多级运放通过电源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输出的信号,通过负反馈回路再叠加增到 180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡.

        具体一点可能
        1.可能运放是分布电容和电感引起的 2. 运放驱动容性负载导致。

        3.可能是反馈过深引起的

        解决方法：
        1. 环内补偿
        运放反馈电阻并接反馈电容:
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1 `  b+ C" B* M, z3 }; {# Q+ X& R        小电容叫做移相电容，防止运放自激的一般取0点几皮法到几十皮法几百皮法，看工作的频率以及运放的型号来定
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; D# W2 u. j6 z6 X- m7 U) p4 @        简单点说加的电容越大，带宽越窄
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0 @# W+ Z' H- X  G% n8 w3 [        防止振荡RF和运放的输入电容及杂散电容形成极点，如果该极点在运放使用的频率范围内就可能使运放产生振荡；加入Cf后，Cf和Rf产生零点，用来抵消极点。一般取值Cf>Ci,Ci为运放的输入电容和输入脚杂散总电容。
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5 x. ]5 v: [. B4 U0 ?  g/ m        2. 环路外补偿法、
5 J2 z9 v4 F( M3 |& P        在运放的输出端串上一个小电阻
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        再连到后级，十几欧到几十欧之间既可，具体值与后级电路的输入电容有关，可尝试不同的电阻值，获得稳定的输出

        PS：
, u9 Z9 Q7 f# N: R        1.电源供电稳定，最好并联0.1uf ,10uf等电容
        2.放大倍数不能过大，放大级数也不要超过四级
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        实验或测试之前，若用示波器接在运放输出端，有时可以看到频率较高且近似正弦波的波形，偶尔也出现低频振荡的情况.可根据产生振荡的原理采取不同的方法解决:
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        (1)反馈极性是否接错或负反馈太强.若将负反馈错接成正反馈则极易产生振荡.另外，负反馈愈强也愈易产生自激.

        (2)若输出端接有的电容性负载，由于容性负载加强了电路的相移，所以更易自激.可以用另一个RC环节来补偿相移，如果补偿得好自激振荡就会消除.

        (3)接线杂散电容过大.当输入回路为高阻时，由接线到地或接线之间的杂散电容与电阻组成的滞后环节，将使组件变得不稳定.为此可在Rf(反馈电阻)两端并联一个电容CF，或者在运放的输人端并联一个RC支路，这两个环节都属于超前校正的性质，即它们产生的相位超前作用将有可能抵消前面所述杂散电容所起的相位滞后作用，从而使运放稳定.
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        (4)电源接线旁路措施不够.电源引线不仅具有一定电阻，还有一定的电感和分布电容，因此当有许多运放接到同一根电源线时，，将通过这些因素产生相互之间 的影响，解决的办法是在印刷电路板插座上的正负电源的接线端与地之间接上几十uF的电解电容和0.01uF的陶瓷电容相并联，如果运放是作为宽频放大，须 选用低电感量的电容.
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: ~; D1 r. n2 y& }$ k1 F        以前研究所的老头跟我说：模电是一门艺术；也有人说：模电是一门魔术，难于捉摸； 其实我觉得：模电是一门赌术，买大买小而已。动手过程中发现规律，理论结合实际，螺旋式发展。
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