【導讀】鑒于反饋通路中相移(或者稱(chēng)作延遲)引起的諸多問(wèn)題,我們一直在追求運算放大器的穩定性。通過(guò)上周的討論我們知道,電容性負載穩定性是一個(gè)棘手的問(wèn)題。
如果受反饋網(wǎng)絡(luò )電阻影響的運算放大器輸入電容(加上一些雜散電容)形成的相移或者延遲過(guò)大,則簡(jiǎn)易非反相放大器便會(huì )不穩定,或者出現大量過(guò)沖和振鈴。您可以通過(guò)減少該節點(diǎn)的雜散電容來(lái)獲得一定的改善,其可以最小化這種連接的電路板線(xiàn)路面積。使用某個(gè)特定的運算放大器時(shí),輸入電容(差分電容+共模電容)為固定值—您會(huì )受到它的束縛。
但是,您可以按比例減小反饋網(wǎng)絡(luò )的電阻值,以保持增益不變。這樣可將該電容所產(chǎn)生的極點(diǎn)頻率移至更高頻率,并減小延遲時(shí)間常量。本例中,我們將電阻減小至 5kΩ 和 10kΩ,獲得了明顯改善,但仍然產(chǎn)生了約 10% 過(guò)沖,并有振鈴出現。
另外,它還給運算放大器帶來(lái)額外的負載,因此您不能過(guò)多地使用這種解決方法。兩個(gè)電阻器的和為運算放大器負載,因此您可能不希望其太低。

更理想的解決方案可能是一個(gè)與 R2 并聯(lián)的電容器 Cc(請參見(jiàn)圖 2)。當 R1?Cx= R2?Cc 時(shí),分壓器獲得補償,并且所有頻率的阻抗比均恒定不變。這樣,反饋網(wǎng)絡(luò )中便沒(méi)有相移或者延遲。:)

您可以把這種反饋網(wǎng)絡(luò )比作 10x 示波器探針的補償衰減器(請參見(jiàn)圖 3),其概念是一樣的。探針中的可變電容器允許進(jìn)行調節,以讓兩個(gè)時(shí)間常量相等。請注意,這種示波器探針的響應從未表現出不穩定,即使錯誤調節時(shí)也是如此。為什么呢?原因是它并沒(méi)有在反饋環(huán)路內部。

正如讓其中一個(gè)電容器在示波器探針中可調節來(lái)對補償進(jìn)行微調一樣,您也需要對圖 2 所示 Cc 的值進(jìn)行調節。由于雜散電容存在不確定的影響,因此我們可能無(wú)法知道電容 Cx 的準確大小。
另外,您可能希望微調電路的響應來(lái)達到您的要求。這樣做可能會(huì )產(chǎn)生一些過(guò)沖,但卻可以獲得更高的速度和更佳的帶寬。
之前,我介紹了不穩定性的另一種常見(jiàn)情況,即電容性負載運算放大器?,F在,這種解決方案又在環(huán)路中產(chǎn)生了相移(反饋延遲),而其為問(wèn)題的根源。這一次的情況很復雜,因為開(kāi)環(huán)輸出電阻在運算放大器內部。
我們無(wú)法穿過(guò)該電阻器連接一個(gè)補償電容器。實(shí)際上,它并非為一個(gè)真正的電阻器,它是運算放大器電路的一個(gè)“等效”輸出電阻。因此,下次,我們將討論電容性負載問(wèn)題。
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