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  • 運放相位(頻率)補償電路設計介紹
    • 發布時間:2023-07-06 20:49:46
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    運放相位(頻率)補償電路設計介紹
    集成運放的內部是一個多級放大器。其對數幅頻特性如圖1所示中的曲線①(實線)。對數幅頻特性曲線在零分貝以上的轉折點稱為極點。圖中,稱P1 P2點為極點。極點對應的頻率稱為轉折頻率,如fp1,fp2,第一個極點,即頻率最低的極點稱為主極點。
    在極點處,輸出信號比輸入信號相位滯后45°,幅頻特性曲線按-20dB/10倍頻程斜率變化,每十倍頻程輸出信號比輸入信號相位滯后90。極點越多,越容易自激,即越不穩定。為使集成運放工作穩定,需進行相位(頻率)補償。
    按補償原理分滯后補償、超前補償及滯后一超前補償等。
    滯后補償:凡是使相移增大的補償即被稱為滯后補償。滯后補償使主極點頻率降低,即放大器頻帶變窄。如補償后只有一個極點,則被稱為單極點,如圖2.21(a)所示中的曲線②。
    超前補償:凡是使相移減小的補償即被稱為超前補償,超前補償使幅頻特性曲線出現零點,即放大器頻帶變寬。在零點處輸出信號比輸入信號相位超前45°,幅頻特性曲線按+20dB/10倍頻程斜率變化。
    補償辦法是將零點與補償前的一個極點重合,如圖2.21(a)中的P2點,補償后的幅頻特性曲線如圖2.21(a)所示中的曲線③,補償后頻帶展寬。
    運放 相位 頻率 補償
    1.輸入端的滯后補償網絡(外部滯后補償)
    在集成運放的兩輸入端之問并一串聯的電阻(RB)、電容(CB)的網絡被稱為輸入端的滯后補償。這種補償使通頻帶變窄,適用于對頻帶要求不高的電路。這種方法也有助于提高集成運放的上升速率。
    RB,CB的估算方法(I)
    在放大器增益給定的條件下暫時短接CB,在集成運放兩輸入端之間并聯RB,RB的值由大到小的改變,直至放大器進入臨界穩定狀態。這時可用示波器看到近似正弦波。并用示波器水平(時間)軸測出振蕩周期,換算出振蕩頻率fo實際是放大器的放大倍數等于1時的頻率。
    補償電容CB的值可按下式估算,即
    CB》1/(RB*f)
    運放 相位 頻率 補償
    2.    反饋端超前補償
    將補償電容并在閉環放大器的外部反饋電阻上。其補償原理如圖2.21(a)所示的曲線③。這種補償叮以展寬高頻帶寬,電路圖如圖2.2.13所示。
    (1)抵消第二個極點的補償
    運放 相位 頻率 補償
    (2)削弱輸入分布電容影響的補償
    將補償電容并在閉環放大器的外部反饋電阻上,使輸入信號在高頻時能直接耦合到輸出端,削弱輸入分布電容的影響,改善電路的高頻特性,電路圖如圖2.2.14所示。
    補償條件為
    RF*CB = Rr*Cr
    式中,r為輸入端分布電容。
    運放 相位 頻率 補償
    運放 相位 頻率 補償
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