运放电路何时不稳定?闭合速率分析法!

运放电路何时不稳定?
        除直接测量每个电路的相位裕量来判断其是否稳定。另外有一种更加简单的办法可以判断,并且这种方法会告诉我们更多的信息。
这种方法被称为闭合速率分析法,使用这个方法时,我们只需要考察aol与1/β。
        由于传递函数中的零极点曲线会有很规律的斜率,通过分析aol与1/β相交的速率,我们可以快速的判定电路是否稳定,我们的法则为闭合速率为20db才满足稳定的要求。
        在之前的电路中,其运放反相输入端接入了一个电容,我们使用同一个电路来进行分析。电容造成了1/β的一个零点,使得1/β曲线的速率为+20db/dec。aol曲线在运放的主极点后以-20db/dec的速率降低。
        当两者在fc处相交,闭合速率等于aol的速率与1/β速率之差,得出40db的结果,因为结果大于20db所以得出结论电路是不稳定的。
        与之前采用相位裕量分析的结果一致,除了快速得出结论,闭合速率还能揭示出导致电路不稳定的因素。
        在电路中,aol的斜率表示的运放主极点的效果,正如我们所期望的一样,然后对于1/β曲线+20意味着反馈网络中形成了一个零点,所以我们可以采取措施去补偿它,而直接得到相位裕量的分析方法,却不能得到类似的结论。
        闭合速率的方法之所以奏效,是因为aol与1/β分别与电路中的极点与零点相对应,20db的闭合速率,意味着电路只受到一个极点的影响,对应的相位裕量为45°,符合稳定的判断。
我们也可以用这个方法,分析同相放大器的稳定性。在这个电路中1/β是平坦的,没有像之前例子中的零点,aol仍然是以-20db/dec下降,闭合速率是-20db,因此结论为电路是稳定的。
如之前所述,闭合速率与相位裕度是互相关联的。这里给出了三个例子,说明不同的闭合速率和它们所对应的相位裕度。
        在第一个例子中,闭合速率为20db,电路是稳定的,相位裕量在45°到90°之间,这是最佳的电路设计;
        在第二个例子中1/β曲线在fc处有一个零点,在fc处闭合速率开始改变,并且将在20与40之间,这个例子符合45°相位裕量。要注意零点会导致最大90°的相移,在零点处为45°相移,因而aolβ的整体相移构成为aol主极点处90°相移,fc处45°相移,还有45°的相位裕量;
      在第三个例子中1/β曲线在fc之前有一个零点,闭合速率为40db/dec,相位裕量对应为0到45°之间,它意味着一个不稳定的电路。
原文标题:运放电路何时不稳定?闭合速率分析法!
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