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博文連載：看一個(gè)TI老工程師如何馴服精密放大器 單位增益穩定的運放在增益大于等于1的情況下是穩定的，增益更小的時(shí)候還正確嗎？怎么辦？ 這個(gè)問(wèn)題在E2E論壇上隔段時(shí)間就出現。好吧，來(lái)個(gè)簡(jiǎn)潔的答案：反向衰減器穩定。你想知道為什么嗎？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題有很多方法來(lái)看，快速閱讀以下內容也許能讓您對運放穩定性有更清楚的認識。 
思考這個(gè)問(wèn)題： 如果G=-0. 1時(shí)不穩定， 那更低增益則情況更糟， 是這樣嗎？我們來(lái)畫(huà)一個(gè)單位增益放大器， 反饋電阻為1Ω， 如figure 2。然后假設可能的電路板泄露形成一個(gè)輸入電阻，R1=10GΩ。這個(gè)雜散“輸入信號”被很低的增益反向放大。這個(gè)電路不穩定嗎？當然穩定。這個(gè)只是一個(gè)無(wú)實(shí)際輸入的單位增益的緩沖器。它是穩定的。
運放的穩定性和輸出信號反饋了多少到反向輸入端有關(guān)系。穩定性方面的專(zhuān)家稱(chēng)之為反饋因子β。單位增益時(shí)，全部輸出信號反饋到反向輸入端，所以β為1。Figure2例子中本質(zhì)上一樣，幾乎把所有的輸出信號反饋到反向輸入端。 Figure 3a 中是一個(gè)反向放大器，3b中是一個(gè)正向放大器。兩個(gè)電路是一樣的，只是輸入信號加在了不同的節點(diǎn)上。兩個(gè)電路反饋了同樣多的輸出信號到反向輸入端，所以他們的穩定性一樣，β值相同。
有些運放專(zhuān)家使用術(shù)語(yǔ)“噪聲增益”，這么命名是因為運放的輸出電壓噪聲以此系數放大。這只是量化反饋的另一種方式。一個(gè)運放電路容易振蕩或不穩定是內部噪聲通過(guò)放大并反饋到反向輸入端而引起的。Figure 3a中的反向放大器，噪聲增益β和figure 3b相同，所以和它的堂兄figure 3b有著(zhù)相同的穩定性，即使輸入信號增益不同。 電路的噪聲增益能小于1嗎？β能大于1嗎？當反饋回路上加入增益，有可能出現噪聲增益小于1，β大于1的情況（即反饋回路上有把反饋信號放大的環(huán)節）。大反饋環(huán)路下的多個(gè)放大器，例如控制系統，將會(huì )遇到這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題也會(huì )出現在三極管（共集電極或共源極接法）在反饋環(huán)路里的情況。這些電路會(huì )有復雜的穩定性問(wèn)題。 當然，在反向衰減器中有其他可能導致不穩定或振蕩的原因。容性負載，過(guò)高的阻值或反向輸入端過(guò)多的電容都會(huì )引起不穩定，但這些不穩定和最基本的反向衰減電路并無(wú)關(guān)。關(guān)于反向衰減器“風(fēng)險”的錯誤想法還會(huì )持續。請放輕松，使用TINA-TI 或者其他SPICE仿真工具來(lái)仿真、驗證其穩定性。如果有疑問(wèn)，可以到論壇上與專(zhuān)家交流。 |
