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1、放大器自激振荡产生原因及消除方法探讨摘要:阐述放大器产生(自激)的原因、条件,检查电路是否稳定工作的方法影响电路稳定性的主要因素以及消除自激振荡的方法。 关键词:放大电路负反馈自激振荡 :TN72:A:1007-9416(2010)08-0175-01 如果放大器工作在通频带以外,由于相移增大,就有可能使负反馈变成正反馈,以至产生自激振荡。 1自激振荡的条件[1] 自激振荡的条件为AF=-1,即
2、AF
3、=1和arg(AF)=φA+φF=±(2n+1)π(n=0,1,2,…) 上述公式是在负反馈的基础上推导出来的,相应条件是在-180°
4、的基础上(中频时U0与Ui反相)所产生的附加相移Δφ。 2检查电路是否稳定工作的方法 (1)方法一:根据AF的幅频和相频波特图来判断。设LAF=20lg
5、AF
6、(dB) 1)当Δφ=-180°时(满足相位条件):若LAF<0,则电路稳定;若LAF≥0(满足幅度条件),则自激。 2)当
7、AF
8、=1,即LAF=0dB时(满足幅度条件):若
9、Δφ
10、<180,移相不足,不能自激;若
11、Δφ
12、≥180°,满足相位条件,能自激。 3)LAF=0时的频率为f0,Δφ=180°时的频率为fc,当f013、均可,需要注意的是,当反馈X络为纯电阻时,反馈系数F为实数,AF的波特图与A的波特图成为相似形。为简便起见,通常只画出A的波特图进行研究。因为F为已知(或可求),20lg(1/F)是一条水平线,它与A的幅频波特图相交于一点,这交点满足
14、A
15、=1/F,即
16、AF
17、=1(对应于20lg
18、AF
19、=0),根据交点处的相位小于-180°就能判断稳定与否。 (2)方法二:只根据幅频特性,无需相频特性的判别法。 因为20lg
20、AF
21、=0时,Δφ=-180°产生自激。幅度条件改写成:20lg
22、A
23、+20lg
24、F
25、=0即:20lg
26、A
27、-20lg1/
28、F
29、=0,20lg
30、
31、A
32、=20lg1/
33、AF
34、≈20lg
35、Af
36、。因此,自激条件又可描述为,当Δφ=-180°时,如果开环增益近似等于闭环增益将自激。而开环增益的-20dB/dec段,对应于Δφ=-45°～-135,-40dB/dec段对应于Δφ=-135°～-225°。所以在开环幅频特性的波特图上,直接画闭环增益曲线,并令两者相交,若交于-20dB/dec段对电路稳定,交于-40dB/dec段时,电路可能自激。 3影响电路稳定性的主要因素[2] (1)极点数越多越不稳定,单极点不会自激;两个极点的电路若不考虑寄生参数的影响也不会自激,但寄生参量实际上是存在的,因
37、此有可能产生自激;三个极点的电路可能产生自激。 (2)极点频率越相互靠近,频率特性下降得就越快,就越容易产生自激。各极点重合时,稳定性最差。 (3)负反馈越深,越容易满足自激的幅度条件,电路越容易自激。 4防止高频自激的原则 (1)尽量采用单级或两级负反馈。单级负反馈肯定稳定,两级负反馈即使不稳定也容易通过补偿消除自激。 (2)各级放大电路的参数尽量分散,使极点拉开。 (3)限制负反馈深度,这是不得已的消极方法。 无论采用哪种措施,其目的都是使开环频率特性穿过0dB时的斜率尽量为-20dB/dec,以保证电路可靠地工作。如果穿越0dB时
38、的斜率为-40dB/dec,电路可能稳定,也可能不稳定,这主要看后面极点的影响及寄生参数的情况。即使稳定,相位裕度也很小。若以-60dB/dec的斜率穿越0dB线,则系统一定不稳定。因此说,消除自激的指导思想是:希望极点数少些,极点频率拉开些,-20dB/dec段长些。 5消除自激振荡的方法[3] 自激振荡有幅度条件和相位条件,只要设法破坏其中的一个条件,电路就可以稳定地工作。 (1)电容校正(主极点校正),在极点频率最低的一级接入校正电容C,使主极点频率降低,-20dB/dec段拉长,尽量获得单极点结构,以破坏幅度条件,使电路稳定。 (2)
39、RC校正(极点—零点校正),用RC串联X络代替电容C,这一方面使原来的主极点降低,另一方面引入了一个新的零点,此零点与原来第二个极点抵消,使极点数减少,而且极点也拉开了。这种补偿可获得较宽的通频带。 (3)反馈电容校正,校正电容跨接于晶体管的b、c之间,形成该级的电压并联负反馈,这种校正方法可用较小的电容达到消振目的。 以上三种均属于滞后补偿(校正)。 (4)超前校正,其指导思想是设法将0dB点的相位向前移,破坏其相位条件。例如,在比例运算电路中Rf两端并联一个电容,以改变反馈X络的频率特性。
