【導讀】你是否遇到過(guò)這樣的情況：在KTV唱歌時(shí)，當麥克風(fēng)位置不合適或者音量過(guò)大時(shí)，喇叭中會(huì )出現一種非常難聽(tīng)的嘯叫，捂住麥克風(fēng)、趕緊降低功放音量、或者將麥克風(fēng)轉個(gè)方向，都是我們常用的解決方法。這個(gè)難聽(tīng)的嘯叫，其實(shí)就是放大器的自激振蕩。
你是否遇到過(guò)這樣的情況：在KTV唱歌時(shí)，當麥克風(fēng)位置不合適或者音量過(guò)大時(shí)，喇叭中會(huì )出現一種非常難聽(tīng)的嘯叫，捂住麥克風(fēng)、趕緊降低功放音量、或者將麥克風(fēng)轉個(gè)方向，都是我們常用的解決方法。這個(gè)難聽(tīng)的嘯叫，其實(shí)就是放大器的自激振蕩。
理論上說(shuō)，自激振蕩是指當放大器加電后，還沒(méi)有加載輸入信號，輸出端就出現了高頻的類(lèi)似于正弦波一樣的波形。
實(shí)際中，還有另外一種情況，也屬于自激振蕩。當輸入某些信號時(shí)，輸出是正常的，一旦改變輸入信號幅度或者頻率到某些特定值，輸出波形在原基礎上會(huì )疊加更高頻率的振蕩信號。
自激振蕩的條件有以下兩點(diǎn)：
1.假設運放的附加相移為 φ A ，反饋網(wǎng)絡(luò )的附加相移為 φ F ，當φ A +φ F =-180°，原本的負反饋，就會(huì )演變成正反饋。如下示意圖:
2.整個(gè)環(huán)路增益必須大于1，才能使得很微小的信號一旦在環(huán)路中產(chǎn)生，就會(huì )越來(lái)越大。
以運放 ADA4899-1 為例，其開(kāi)環(huán)幅頻特性、相頻特性下圖所示。為了分析簡(jiǎn)化，我們假設運放組成了一個(gè)電壓跟隨器，即反饋系數F=1，φ F=0°。
以下兩種方法判定：
1.假定相移φ A=-180°，在圖中可以找到相頻特性對應點(diǎn)為700MHz，在此頻率下對應的幅頻特性曲線(xiàn)為-3dB，增益環(huán)路<1，故不滿(mǎn)足幅度條件，不會(huì )發(fā)生自激振蕩。
2.假定增益為1，即0dB，找到對應頻率為310MHz，此時(shí)的相移為-123°其相移絕對值< 180°，因此不可能產(chǎn)生自激振蕩。此相移和-180°的差值，稱(chēng)為相位裕度，為 57°。
這說(shuō)明，ADA48990-1，在設計成跟隨器，且電路布線(xiàn)合乎規則時(shí)，是不會(huì )發(fā)生自激振蕩的。
增益裕度和相位裕度理解:
相位裕度定義：在運放開(kāi)環(huán)增益和開(kāi)環(huán)相移圖中，當運放的開(kāi)環(huán)增益為 1 時(shí)，開(kāi)環(huán)相移值減去-180°得到的數值。
增益裕度定義：在運放開(kāi)環(huán)增益和開(kāi)環(huán)相移圖中，當運放的開(kāi)環(huán)相移為-180°時(shí)，增益dB值取負，或者是增益值的倒數。
理解：
1.相位裕度和增益裕度越大，說(shuō)明放大器越容易穩定；
2.相位裕度可以看作是系統進(jìn)入不穩定狀態(tài)之前可以增加的相位變化，相位裕度越大，系統越穩定，但同時(shí)時(shí)間響應速度減慢了，因此必須要有一個(gè)比較合適的相位裕度。一般在45°左右比較合適。
3. 我們需要注意的是，所有運放，在任何頻率下，都只存在滯后相移，即相移為負值。在極低頻率處，相移接近于 0 且小于 0，隨著(zhù)頻率的上升，很快相移就進(jìn)入到穩定的-90 度，然后走向-180 度甚至-270 度。
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