為什么運算放大器會發(fā)生振蕩――兩種常見原因淺析

雖然 Bode 圖是一種很不錯的分析工具，但是您可能沒有還發(fā)現(xiàn)該圖太過直觀了。就運算放大器不穩(wěn)定和振蕩而言，Bode 圖這是對常見原因的一種直觀表述。

在反饋信號到達反相輸入端時就會發(fā)生如圖 1 中所示的完美的無延遲阻尼響應(yīng)。運算放大器通過斜坡至最終閾值并在反饋信號檢測到在適當(dāng)輸出電壓時的閉合緩緩下降來進行響應(yīng)。

當(dāng)反饋信號延遲的時候問題就會進一步惡化。由于在環(huán)路中有延遲，放大器無法立即檢測到其達到最終閾值的進程，進而以過快地向正常輸出電壓移動的形式表現(xiàn)為過響應(yīng)。請注意延遲反饋越多最初斜率也就越快。反相輸入無法及時接收到其已經(jīng)達到并傳遞出正常輸出電壓的反饋。其將過沖目標(biāo)并在最終建立時間前需要諸多連續(xù)的極性糾正。

如果是少量的延遲，您可能只是看到了一些過沖和振鈴。如果是大量的延遲，那么這些極性糾正就會永無休止——進而形成振蕩器。

延遲的根源通常是一個簡單的低通R-C 網(wǎng)絡(luò)。就所有頻率而言， 這雖然不是一個恒定的延遲，但是該網(wǎng)絡(luò)從 0° 到 90° 的逐漸相移會產(chǎn)生一個一階逼近的時延，td=RC。

最常見的有兩種情況，R-C 網(wǎng)絡(luò)不經(jīng)意間就會在我們的電路中形成。第一種情況是容性負載(請參見圖 2a)。電阻就是運算放大器的開環(huán)輸出電阻，當(dāng)然電容器就是負載電容了。

第二種情況是(請參見圖2b)反饋電阻和運算放大器的輸入電容形成了 R-C 網(wǎng)絡(luò)。在這個敏感的電路節(jié)點電路板連接也是電容的重要因素。請注意這兩個電路具有相同的反饋環(huán)路，唯一不同的是輸出的節(jié)點不同。從環(huán)路穩(wěn)定性的角度來說，他們會產(chǎn)生同樣的問題。延遲反饋的這兩個因素通常都會起作用——如果兩個因素同時作用的話會帶來更大的麻煩。

對于第二種情況需要作一點點解釋：就簡單的 G=1 緩沖器而言通常不需要反饋電阻，因此更為常見的一種情況是在使用了一個反饋電阻和電阻接地的增益結(jié)構(gòu)中(請參見圖 3)。R/C 電路中的這些并聯(lián)的電阻就形成了高效的 R。

關(guān)于反饋放大器的Bode 分析我們還有很多要學(xué)習(xí)的方面。因此該有關(guān)反饋路徑中的延遲或相移如何影響穩(wěn)定性的簡單直觀表述有助于您診斷并解決一些最常見的穩(wěn)定性問題。