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仅用一个100Ω电阻,就能解决电路振荡问题?

时间:2020-01-20 作者:Bonnie Baker 阅读:
我刚工作进了一家模拟电子大公司,碰到一个关于放大器电路稳定性的问题。带容性负载的缓冲放大器电路像鸟儿在唱歌。“加一个100Ω的负载电阻,” 一个工程师告诉我,“相信我吧,肯定没错。”我依言新建了一个电路,可是电路还在振荡……

我进了一家模拟电子大公司。这是我的第一份工作,我睁大眼睛面对各种新问题,兴奋不已。ORsednc

我遇到的其中一个问题是关于放大器电路的稳定性。在这个应用中,带容性负载的缓冲放大器电路像鸟在唱歌一样。我周围的很多同事都是专家,所以我四处询问,寻找解决办法。一个专家级的资深工程师给出建议:“哦,在放大器输出和负载电容之间加一个100Ω的负载电阻。”我问为什么,他说:“你就这样做吧,相信我,肯定没错。”ORsednc

我按照他的建议新建了一个电路,发现电路还是在振荡。新电路仍在唱歌,但是产生了一个新频率。我找到之前给我建议的那个工程师,他再一次建议:“将100Ω电阻改为500Ω电阻”,但他没有解释为什么。我的问题解决了,但是由于我工作太多,好几年了我都没有仔细思考他的建议有何道理。现在问题又出现了,我需要知道到底发生了什么!ORsednc

当时我不知道,但是现在知道了,连接在放大器输出端的电容和电阻会改变放大器的开环增益曲线。负载电容CL、负载电阻RL和放大器的开环电阻RO合在一起,会在开环增益曲线中引入一个极点,而CL和RL会在开环增益曲线中引入零(图1)。只要在开环增益曲线与闭环增益曲线相交之前相互抵消,创建极点和零点就不会破坏放大器的稳定性。如果开环增益和闭环增益曲线以40dB /十倍频程的闭合速率相交,则放大器电路将处于较不稳定的状态,在更坏的情况下,甚至还会振荡。ORsednc

ORsednc

图1:具有容性负载的缓冲放大器电路可(a)略微稳定,或(b)非常稳定。将开环增益AOL和闭环增益ACL之间的闭合速率保持在20dB/十倍频程。ORsednc

通过下面的公式可以找到该电路中极点和零点位置:ORsednc

ORsednc

这个例子给我的启迪是什么?我明白了为什么工程师的经验法则行之有效。如果你也了解一般准则,也可以做到。但如果你还是不明白该解释,麻烦可能再次找上门。ORsednc

(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN英文网站,参考链接:Just use a 100Ω resistor: Understanding a rule of thumb for oscillating amplifiers,由Jenny Liao编译。)ORsednc

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