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运用运放构成电压跟从器的安稳性问题
来源:Tuning Fork    发布时间:2024-10-25 21:41:38

  的电路,传统教科书仅是简略的把输出和反相输入端衔接起来完事儿(如图一),而实践电路要杂乱的多,安稳性问题不行忽视!本文是在一家日本IC厂家网站上找到的,期望对实践运用有一点协助。

  (电压跟从器,望文生义,便是输出电压与输入电压是相同的,便是说,电压跟从器的电压扩大倍数恒小于且挨近1。

  电压跟从器的明显特点是,输入阻抗高,而输出阻抗低,一般来说,输入阻抗要到达几兆欧姆是很简略做到的。输出阻抗低,一般可以到几欧姆,乃至更低。

  在电路中,电压跟从器一般做缓冲级及阻隔级。因为,电压扩大器的输出阻抗一般比较高,一般在几千欧到几十千欧,假如后级的输入阻抗比较小,那么信号就会有恰当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这样一个时间段,就需要电压跟从器来从中进行缓冲。起到承上启下的效果。运用电压跟从器的别的一个优点便是,提高了输入阻抗,这样,输入电容的容量能大幅度减小,为运用高品质的电容供给了条件确保。电压跟从器的别的一个效果便是阻隔,在HI-FI电路中,关于负反应的争议现已很久了,其实,假如真的没有负反应的效果,信任绝大大都的扩大电路是不能很好的作业的。可是因为引入了大环路负反应电路,扬声器的反电动势就会经过反应电路,与输入信号叠加。形成音质含糊,清晰度下降,所以,有一部分功放的末级选用了无大环路负反应的电路,企图经过断开负反应回路来消除大环路负反应的带来的坏处。可是,因为扩大器的末级的作业电流改变很大,其失真度很难确保。)

  A:关于选用负反应的扩大电路,怎么削减振动以坚持安稳,现在尚无结论。电压跟从器也不破例。

  运算扩大器抱负的运作时的状况是输出电压和输入电压为同相,即,当负输入端的印加电压引起输出增大时,运算扩大器可以相应地使添加的电压下降。不过,运算扩大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出之间的相位相差180时,负输入与正输入正好相同,本来应该削减的输出却得到了增强。(成为正反溃的状况。)假如在特定频段堕入这一状况,而且仍就坚持原有振幅,那么该输出频率和振动状况将一向继续下去。

  Fig2a 及Fig2b别离代表性地反映了运算扩大器的电压增益频率特性和相位频率特性。数据手册中也有这两张曲线图。

  如图所示,运算扩大器的电压增益和相位随频率改变。运算扩大器的增益与反应后的增益(运用电压跟从器时为0dB)之差,即为反应环路绕行一周的增益(反应增益)。假如反应增益缺乏1倍(0dB),那么,即便相位改变180o,回到正反应状况,负增益也将在电路中逐步衰减,理论上不行能会引起震动。

  反而言之,当相位改变180o后,如频率对应的环路增益为1倍,则将保持原有振幅;如频率对应的环路增益为大于1倍时,振幅将逐步发散。在大都情况下,在振幅发散过程中,受最大输出电压等非线性要素的影响,振幅受到限制,将保持震动状况。

  为此,当环路增益为0dB时的频率所对应的相位与180o之间的差是判别负反应环路安稳性的首要的要素,该参数称为相位裕度。

  注:数据手册注明「主张运用6dB以上的增益」的扩大器,不行用作电压跟从器。

  在实践运用中,构成电压跟从器并非象Fig1.那样简略地将输入端和输出端直连续接在一同。至少输出端是与某个负载衔接在一同的。因而,有必要考虑到该负载对扩大器的影响。

  例如,如Fig3.所示,输出端和接地之间接电容时,这一容量与运算扩大器的输出电阻构成的常数形成相位滞后。

  (Fig2b.所示之状况或许改变为Fig2c所示之状况)这时,环路增益在输出电阻和C的效果下下降。一起,相位和增益之间不再有比例关系,相位滞后成为决定性要素,使反应环路失掉安稳,最糟糕时或许会引起震动。单纯地在输出端和接地之间衔接电容,构成电压跟从器时,每种运算扩大器之间的安稳性存在差异。

  为处理Fig3.呈现的问题,可选用Fig5.(a)、(b)所示之办法。(a)图中刺进R,消除因CL而发生的反应环路相位滞后。(在高频区,R作为运算扩大器的负荷替代了CL而显现出来。) (b)则用C1来消除CL形成的相位滞后。

  为处理Fig4.的问题,则可在输入维护电阻上并联一个尺度恰当的电容。一般被叫做“输入电容撤销值”的近似值约为10pF~100pF。

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