正如图1(b)波特图幅频特性曲线表示,附加极点的幅频特性斜率比主极点20dB/十倍频程更陡。从相频特性曲线图1(c)中可以看出,每个附加极点的相移都增加-90°。我们可用图1(b)或图1(c)来判断电路的稳定性。从图1(b)中可以看出,当开环增益和反馈衰减之和大于1时,电路会不稳定。
同样,在图1(c)中,如果某一事情频率低于闭环带宽,在这个频率下环路相移超过-180°时,运放会涌现振荡。电压反馈型运算放大器(VFA)的闭环带宽即是运放增益带宽积(GBP,或单位增益频率)除以电路闭环增益(A CL )。运算放大器电路的相位裕度定义为使电路不稳定所哀求的闭环带宽处对应的附加相移(即环路相移十相位裕度=-180°)。当相位裕度为0时,环路相移为 -180°,此运放电路不稳定。
常日,当相位裕度小于45°时,会涌现问题,例如频响“尖峰”,阶跃相应中的过冲或“振铃”。为了使相位裕度留有余地,容性负载产生的附加极点至少应比电路的闭环带宽高10倍,如果不是这样电路可能不稳定。
图1 容性负载电路及其波特图
2 如何处理容性负载导致的输出振铃首先我们该当确定运放是否能稳定地驱动自身负载。许多运放数据手册都给出“容性负载驱动能力”这项指标。还有一些运放供应“小旗子暗记过冲与容性负载关系曲线”,如AD8601手册中
从中你可以看到过冲随附加负载电容增加而增加。还应把稳这条曲线对应指定增益。对付VFA(电压反馈放大器),容性负载驱动能力随增益成比例增加。以是,如果在增益为1时,VFA可稳定驱动100pF容性负载,那么在增益为10时,便能驱动1000pF容性负载。如果运放的产品解释没有供应容性负载驱动能力,也没有给出过冲与容性负载关系曲线,那么要担保电路稳定,必须对容性负载采纳必要的补偿方法。要使标准运放驱动容负载事情稳定有许多处理方法,下面先容两种。
(1)提高闭环增益,减少环路增益(这便是电压跟随运放易震荡,如果提高放大倍数,震荡消逝的缘故原由)
这种方法的缺陷是(运放环路增益减少,运放增益偏差增大,运放的稳定和增益偏差是一对抵牾,以是电压跟随运放的稳定性差,但增益偏差小)输入端电压噪声和输入失落调电压被放大产生附加的输出电压噪声和输出失落调电压增加。
(2)环路内补偿法 ---反馈电阻并联电容,适用于大容性负载或负载阻抗不定