Electronics 版 (精华区)

发信人: flowercat (小花猫), 信区: Electronics
标  题: 运放3
发信站: 紫 丁 香 (Thu Mar 23 16:13:46 2000), 转信

发信人: lyc (Big mouth), 信区: Circuit
标  题: 运放的自激
发信站: BBS 水木清华站 (Sat Nov 22 00:50:50 1997)

有人提到运放自激的问题,本人也曾经为此郁闷,为此愤笔急书:

运放的自激有多种可能引起:

1. 补偿不足. 例如OP37等运放,在设计时,为了提高
高频响应,其补偿量较小,当反馈较深时会出现自激现象.通过
测量其开环响应的BODE图可知,随着频率的提高,运放的开环增
益会下降,如果当增益下降到0db之前,其相位滞后超过180度,
则闭环使用必然自激.

2. 电源回馈自激.从运算放大器的内部结构分析,他是一个多级
的放大电路,一般的运放都由3级以上电路组成,前级完成高增益
放大和电位的移动,第2级完成相位补偿功能,末级实现功率放大.
如果供给运放的电源的内阻较大,末级的耗电会造成电源的波动,
此波动将影响前级的电路的工作,并被前级放大,造成后级电路更
大的波动,如此恶性循环,从而产生自激.

3. 外界干扰. 确切的说,这并不算自激,但现象和自激相似.输出
产生和输入无关的信号.因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中,
有50Hz和100Hz的工频干扰,数百Hz的中波广播干扰,数MHz的短波
干扰,几十到几百Hz的电视广播和FM广播干扰,1GHz左右的无线通
讯干扰等.如果电路设计屏蔽不佳,干扰自然会引入电路,并被放
大.

如果电路出现自激现象,首先应该判断是哪种原因造成的.第一种
自激出现在运放闭环使用,而且增益较低的情况下,一般只有增益
小于10的情况下才能出现.其实这种自激最好解决,正确的选择运
放即可,对于一些高速运放,其厂家手册中都会注明最低的闭环增
益. 与此相反,后两种情况都是在高增益情况下发生,这一点非常
重要,可以准确的判断自激的原因.
相对而言,后两种自激较难解决,本人不谦虚的说,只有具有
一定的模拟电路设计经验,才有可能避免以上情况的发生.基本原
则是尽量增加地线的面积,在运放供电印脚附近,一定是附近增加
高频退殴电容,采用高频屏蔽等方法消除自激,减小干扰.


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发信人: xiulincheng (亢龙有悔), 信区: Circuit
发信站: BBS 水木清华站 (Sat Nov 22 10:38:56 1997)

【 在 lyc (Big mouth) 的大作中提到: 】
: 1. 补偿不足. 例如OP37等运放,在设计时,为了提高
: 高频响应,其补偿量较小,当反馈较深时会出现自激现象.通过
: 测量其开环响应的BODE图可知,随着频率的提高,运放的开环增
: 益会下降,如果当增益下降到0db之前,其相位滞后超过180度,
: 则闭环使用必然自激.

    具体测试过程是这样吗？输入信号加在正负输入之间，测输出对地的
电压的幅度，输出与输入之比定义为开环增益。
增加输入信号的频率，输出的信号幅度会下降，当降到与输入幅值相同时
看输入与输出信号的相位，用示波器可以看吗？输入信号的幅度大约只有
几mV吧？

: 2. 电源回馈自激.从运算放大器的内部结构分析,他是一个多级
: 的放大电路,一般的运放都由3级以上电路组成,前级完成高增益
: 放大和电位的移动,第2级完成相位补偿功能,末级实现功率放大.
: 如果供给运放的电源的内阻较大,末级的耗电会造成电源的波动,
: 此波动将影响前级的电路的工作,并被前级放大,造成后级电路更
: 大的波动,如此恶性循环,从而产生自激.

    大嘴对此分板极精采，鼓掌....
因此，有些功率放大器，如LM380，芯片给出多个电源引脚及地线引脚，
将功率放大级的供电及前置放大级隔离开，分别供电，或在两者之间
加去耦电路。如LC或RC滤波器。

: 3. 外界干扰. 确切的说,这并不算自激,但现象和自激相似.输出
: 产生和输入无关的信号.因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中,
: 有50Hz和100Hz的工频干扰,数百Hz的中波广播干扰,数MHz的短波
: 干扰,几十到几百Hz的电视广播和FM广播干扰,1GHz左右的无线通
: 讯干扰等.如果电路设计屏蔽不佳,干扰自然会引入电路,并被放
: 大.
对于高阻抗输入放大器，高增益放大器，小信号放大器更要注意
这方面的问题。

: 如果电路出现自激现象,首先应该判断是哪种原因造成的.第一种
: 自激出现在运放闭环使用,而且增益较低的情况下,一般只有增益
: 小于10的情况下才能出现.
跟随器算这种情况吗？

: 其实这种自激最好解决,正确的选择运
: 放即可,对于一些高速运放,其厂家手册中都会注明最低的闭环增
: 益. 与此相反,后两种情况都是在高增益情况下发生,这一点非常
: 重要,可以准确的判断自激的原因.
: 相对而言,后两种自激较难解决,本人不谦虚的说,只有具有
: 一定的模拟电路设计经验,才有可能避免以上情况的发生.基本原
: 则是尽量增加地线的面积,在运放供电印脚附近,一定是附近增加
: 高频退殴电容,采用高频屏蔽等方法消除自激,减小干扰.

后两种可称为由于外界因素引起的自激。高频时常见。PCB的工艺
显得更加重要。我见过一些高手在做成的PCB上消噪声的过程，的确
要有经验才行。

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发信人: lyc (Big mouth), 信区: Circuit
发信站: BBS 水木清华站 (Mon Nov 24 12:15:40 1997)

【 在 xiulincheng (亢龙有悔) 的大作中提到: 】
:     具体测试过程是这样吗？输入信号加在正负输入之间，测输出对地的
: 电压的幅度，输出与输入之比定义为开环增益。
: 增加输入信号的频率，输出的信号幅度会下降，当降到与输入幅值相同时
: 看输入与输出信号的相位，用示波器可以看吗？输入信号的幅度大约只有
: 几mV吧？

我具体测试过。
使用HP-3588A频谱分析仪。运放开环使用，反向输入端接地，
同向输入端串入率减1000倍的电阻，好象是10om和10Kom的两
枚电阻。
衰减是必须加入的，因为运放的开环增益太高，在100万倍左右，
如果不加入衰减环节，势必造成系统输出饱和，或信噪比极坏(减
小频谱分析仪的输出)。另外衰减电阻必须非常靠近运放的输入端。
另外，应加入调零电位器，最好使用多圈，因为开环使用，增益
很高，零位调整当然困难。

(//faint 还要我来改错别字：率减 >> 衰减。。。 camera:( )
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