2022-2023学年高二物理竞赛课件：负反馈放大电路稳定性的分析

负反馈放大电路稳定性的分析 2 负反馈放大电路稳定性的分析 ①附加相移由放大电路决定; ②振荡只可能产生在高频段。 设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。 因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。 对于单管放大电路: 0° -45° -90° f  f fH -20dB/十倍频 3 对于产生－180º附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，故引入负反馈后可能振荡。 对于三级放大电路: 20 100 40 60 80 100 101 102 103 104 f0 -20dB/十倍频 -40dB/十倍频 -60dB/十倍频 f/Hz 00 -450 -900 -1350 -1800 -2250 -2700  f 4 什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？ 三级或三级以上放大电路引入负反馈后有可能产生高频振荡；同理，耦合电容、旁路电容等为三个或三个以上的放大电路，引入负反馈后有可能产生低频振荡。因此实用电路以三级放大电路最常见。 放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。 环路放大倍数AF越大，越容易满足起振条件，闭环后越容易产生自激振荡。 5 负反馈放大电路稳定性的判断 已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。 使环路增益下降到0dB的频率，记作fc； 使φA＋φF＝(2n＋1)π 的频率，记作f0。 fc f0 fc f0 6 稳定性的判断 fc f0 满足起振条件 电路不稳定 电路稳定 fc f0 φm 相位裕度 电路稳定 不满足 起振条件 幅值裕度 Gm 判定负反馈放大电路是否稳定的方法： （１）若不存在f0 ，则电路稳定。 （２）若存在f0 ，且f0 < fc ，则电路不稳定，必然产生自激振荡；若存在f0 ，但 f0 > fc ，则电路稳定，不会产生自激振荡。 7 f f fc m -1800 -900 0 Gm f0 -2700 00 A+F 稳定裕度 幅值裕度 相位裕度 Gm ≤-10dB ， 电路就具有足够的幅值稳定裕度 m ≥450 ， 电路就具有足够的相位稳定裕度 稳定的负反馈放大电路的Gm <0，而且|Gm|愈大，电路愈稳定。 稳定的负反馈放大电路的m >0，而且m愈大，电路愈稳定。 ★只有当Gm ≤-10dB且m ≥450时，才认为负反馈放大电路具有可靠的稳定性。 8 四、消除自激振荡的方法 1. 简单滞后补偿 常用的方法为滞后补偿方法。 设放大电路为直接耦合方式，反馈网络为电阻网络。 在最低的上限频率所在回路加补偿电容。 补偿电容 A1 A2 C 9 最大附加相移为-135° 具有45°的相位裕度，故电路稳定 补偿前 补偿后 滞后补偿法是以频带变窄为代价来消除自激振荡的。 1. 简单滞后补偿 10 2. 密勒补偿 在获得同样补偿的情况下，补偿电容比简单滞后补偿的电容小得多。 在最低的上限频率所在放大电路中加补偿电容。 补偿前 补偿后 等效变换 补偿电容 3. RC 滞后补偿：在最低的上限频率所在回路加补偿。 上式表明，最大附加相移为－180º，不满足起振条件，闭环后一定不会产生自激振荡，电路稳定。 补偿电路 12 讨论一 判断电路引入负反馈后有可能产生自激振荡吗？ 如可能，则应在电路的哪一级加补偿电容？ ��20dB/������� ��40dB/������� ��60dB/������� f� H1� f� H2� f� H3� f� O� 20lg��AF��� ..� $