運(yùn)放振鈴現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及消除方法-KIA MOS管
信息來(lái)源:本站 日期:2024-11-04
振鈴現(xiàn)象是一種高頻波動(dòng),主要表現(xiàn)為電路或系統(tǒng)中的振蕩和失真。運(yùn)放振鈴現(xiàn)象是指在運(yùn)算放大電路中,輸出信號(hào)在特定條件下產(chǎn)生的周期性振蕩現(xiàn)象。這種振蕩通常具有多個(gè)諧波分量,并且具有一定的振幅和頻率。
振鈴產(chǎn)生的原因
如下圖所示:為一個(gè)同相比例放大電路,信號(hào)源頻率為10K,幅值1V的方波。運(yùn)放采用雙電源供電。
從PCB板的寄生參數(shù)出發(fā)去分析它產(chǎn)生的原因。運(yùn)放振鈴產(chǎn)的原因就是由于反向輸入端的寄生電容與反饋電阻構(gòu)成了一個(gè)低通濾波器,低通濾波器會(huì)導(dǎo)致相位滯后。運(yùn)算放大器同相端與反相端的電壓差值放大無(wú)窮大倍,然而放大倍數(shù)又不可能無(wú)窮大,這就得益于輸出端的反饋回路。當(dāng)輸出電壓過(guò)大時(shí),反饋到反相端的電壓也會(huì)變大,進(jìn)而輸出端電壓減小,當(dāng)輸出端電壓過(guò)小時(shí),反饋到反相端的電壓就變小,進(jìn)而使輸出端的電壓增大,這樣的一個(gè)過(guò)程如此往復(fù)形成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,保持輸出端電壓穩(wěn)定。
但是當(dāng)反饋回路出現(xiàn)了延遲,會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?那就是輸出端的電壓已經(jīng)到達(dá)預(yù)定電壓值了,可是由于反饋回路上的延遲,運(yùn)放認(rèn)為輸出端的電壓還沒(méi)增加到達(dá)預(yù)定電壓,還在繼續(xù)增大輸出電壓,當(dāng)運(yùn)放反應(yīng)過(guò)來(lái)之后又發(fā)現(xiàn)輸出電壓過(guò)大,又開(kāi)始減小輸出電壓,當(dāng)輸出端的電壓已經(jīng)減小到達(dá)預(yù)定電壓值了,同樣由于延遲的存在,運(yùn)放認(rèn)為輸出端的電壓還沒(méi)減小到預(yù)定電壓,當(dāng)運(yùn)放反應(yīng)過(guò)來(lái)時(shí)輸出電壓又低于預(yù)定電壓了,然后又開(kāi)始增大輸出電壓。循環(huán)往復(fù),這就產(chǎn)生了振鈴。
振鈴產(chǎn)生案例
如下圖所示:紅色圈住的部分為人為加入的反相端寄生電容10nF,其他參數(shù)不變。
參數(shù)設(shè)置完畢,輸出波形如下圖所示:
振鈴產(chǎn)生的原因包括:
1. 相位裕度不足
原因:相位裕度是指輸入到輸出之間的相位差。如果運(yùn)算放大電路的相位裕度不足,可能引起正反饋路徑中的信號(hào)增益和相位關(guān)系失衡,導(dǎo)致振鈴。
解決方法:增加相位裕度,通過(guò)合適的相位校準(zhǔn)或穩(wěn)相網(wǎng)絡(luò)確保系統(tǒng)穩(wěn)定。
2. 負(fù)載容量過(guò)大
原因:負(fù)載容量過(guò)大會(huì)使電路的頻率響應(yīng)出現(xiàn)變化,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,易引發(fā)振鈴。
解決方法:優(yōu)化負(fù)載設(shè)計(jì),減小負(fù)載電容,提高電路的帶寬和穩(wěn)定性。
3. 不恰當(dāng)?shù)念l率補(bǔ)償
原因:頻率補(bǔ)償不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致電路的頻率響應(yīng)不穩(wěn)定,產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象。
解決方法:合理設(shè)計(jì)頻率補(bǔ)償電路,選擇合適的補(bǔ)償元件和參數(shù)。
4. 輸入信號(hào)幅度過(guò)大
原因:輸入信號(hào)幅度過(guò)大會(huì)超出運(yùn)算放大器的線(xiàn)性范圍,導(dǎo)致非線(xiàn)性失真和振鈴。
解決方法:限制輸入信號(hào)幅度,增加可調(diào)節(jié)的偏置電壓等手段調(diào)整輸入信號(hào)。
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