两个小妙招让运算放大器输出振荡

首先看一下正常放大的仿真,下图是对一个方波进行放大的2倍同相比例放大器,输入信号为1V占空比为50%的方波,输出为2V占空比为50%的方波。以及对他进行瞬态分析的结果,可以看到输入信号为红色的方波,输出的信号为绿色方波。

那么如何让他振荡起来呢?小妙招1,运放输出端并联电容。

然后再对其进行瞬态分析,发现方波出现了上冲和下冲,以及振铃,可以看到最大值振荡到3V了将近。

这种现象是由于环路不稳定,相位裕度不足导致的;我们可以按照TI文档中的方法进行相位裕度的仿真。TI的文档如下,我们先仿真一下不并联电容情况下的相位裕度。

如果想看其他的曲线可以在multisim中添加相应的表达式,下图表达式依次为开环增益,反馈系数,环路增益:

那么接着我们再对接了22nf的电路进行仿真相位裕度,可以看到相位裕度已经变得非常小了仅仅只剩下了2°。

小妙招2 反相输入端并联电容

这次去掉输出端并联的电容,仅仅在反相输入端并联一颗2.2nF的电容,输入保持不变,可以看到输出波形更猛了。

对其进行相位裕度分析,可以看到,此时相位裕度也仅仅只有3°。(为什么相位裕度和之前差不多,但是输出波形更糟糕没想明白,欢迎私信==

那么如果同时使用这两个小妙招呢?可以看到输出波形基本振荡起来了,更糟糕了:

对其进行相位裕度仿真,可以看到相位裕度为-44度,也就是说此时负反馈已经某种程度上变为了正反馈,所以更容易自激振荡了。

所以说以下应用场合要格外注意处理,注意做相位补偿,比如输出端串接隔离电阻,增大闭环放大倍数,增加相位补偿电容,更换带宽更高的运算放大器等。

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