運(yùn)算放大器-運(yùn)放自激振蕩的補(bǔ)償詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-08-15
為了讓運(yùn)放能夠正常工作,電路中常在輸入與輸出之間加一相位補(bǔ)償電容。
1、 關(guān)于補(bǔ)償電容
理論計(jì)算有是有的，但是到了設(shè)計(jì)成熟階段好象大部分人都是憑借以前的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)了，一般對(duì)于電容大小的取值要考慮到系統(tǒng)的頻響(簡單點(diǎn)說加的電容越大，帶寬越窄)，然后就是振蕩問題;
如果非要計(jì)算，可以看看運(yùn)放的輸入端的分布電容是多大，舉個(gè)例子，負(fù)反饋放大電路就是要保證反饋電阻的阻值和分布電容的乘積=輸入端的那個(gè)電阻阻值和要加的電容的乘積。
2、 兩個(gè)作用
1）改變反饋網(wǎng)絡(luò)相移，補(bǔ)償運(yùn)放相位滯后
2）補(bǔ)償運(yùn)放輸入端電容的影響(其實(shí)最終還是補(bǔ)償相位)
因?yàn)槲覀兯玫倪\(yùn)放都不是理想的。
一般實(shí)際使用的運(yùn)算放大器對(duì)一定頻率的信號(hào)都有相應(yīng)的相移作用，這樣的信號(hào)反饋到輸入端將使放大電路工作不穩(wěn)定甚至發(fā)生振蕩，為此必須加相應(yīng)的電容予以一定的相位補(bǔ)償。在運(yùn)放內(nèi)部一般內(nèi)置有補(bǔ)償電容，當(dāng)然如果需要的話也可在電路中外加，至于其值取決于信號(hào)頻率和電路特性。
一般線性工作的放大器(即引入負(fù)反饋的放大電路)的輸入寄生電容Cs會(huì)影響電路的穩(wěn)定性，其補(bǔ)償措施見圖。
放大器的輸入端一般存在約幾皮法的寄生電容Cs，這個(gè)電容包括運(yùn)放的輸入電容和布線分布電容，它與反饋電阻Rf組成一個(gè)滯后網(wǎng)絡(luò)，引起輸出電壓相位滯后，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率很高時(shí)，Cs的旁路作用使放大器的高頻響應(yīng)變差，其頻帶的上限頻率約為：
ωh=1/(2πRfCs)
若Rf的阻值較大，放大器的上限頻率就將嚴(yán)重下降，同時(shí)Cs、Rf引入的附加滯后相位可能引起寄生振蕩，因而會(huì)引起嚴(yán)重的穩(wěn)定性問題。
對(duì)此，一個(gè)簡單的解決方法是減小Rf的阻值，使ωh高出實(shí)際應(yīng)用的頻率范圍，但這種方法將使運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)下降(因Av=-Rf/Rin)。為了保持放大電路的電壓放大倍數(shù)較高，更通用的方法是在Rf上并接一個(gè)補(bǔ)償電容Cf，使Rin Cf網(wǎng)絡(luò)與Rf Cs網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成相位補(bǔ)償。
Rin Cf將引起輸出電壓相位超前，由于不能準(zhǔn)確知道Cs的值，所以相位超前量與滯后量不可能得到完全補(bǔ)償，一般是采用可變電容Cf，用實(shí)驗(yàn)和調(diào)整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值絲邊3～10pF。對(duì)于電壓跟隨器而言，其Cf值可以稍大一些。
對(duì)于許多集成運(yùn)算放大電路，若輸出負(fù)載電容CL的值比100pF大很多，由于輸出電容(包括寄生電容)與輸出電阻將造成附加相移，這個(gè)附加相移的累加就可能產(chǎn)生寄生振蕩，使放大器工作嚴(yán)重不穩(wěn)定。
解決這一問題的方法是在運(yùn)放的輸出端串聯(lián)一個(gè)電阻Ro，使負(fù)載電容CL與放大電路相隔離，如圖所示，在Ro的后面接反饋電阻Rf，這樣可以補(bǔ)償直流衰減，加反饋電容Cf會(huì)降低高頻閉環(huán)電壓放大倍數(shù)，Cf的選取方法是：
使放大電路在單位增益頻率fT時(shí)的容抗Xcf≤Rf/10，又Xf=l/(2πfTCf)，一般情況下，Ro=50～200Ω，Cf約為3～10pF。
除了上述不穩(wěn)定因素之外，還存在其他一些不穩(wěn)定因素，有些是來自集成芯片自身。有些是源于系統(tǒng)電路(例如電源的內(nèi)阻抗的耦合問題)。有時(shí)使用很多方法都難以解決不穩(wěn)定問題，但采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方法后可使問題迎刃而解。
例如。當(dāng)放大器不需要太寬的頻帶和最佳轉(zhuǎn)換速率時(shí)，對(duì)集成運(yùn)放采用過補(bǔ)償?shù)姆椒〞?huì)取得很好的效果，如將補(bǔ)償電容增加9倍或?yàn)閷?shí)現(xiàn)穩(wěn)定性所需要的倍數(shù)，對(duì)μA301型運(yùn)放而言，其效果一般都較好。
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