大佬講運(yùn)放穩(wěn)定性評估原理!運(yùn)放帶寬與增益的關(guān)系?
本文中,小編將對運(yùn)放予以介紹,如果你想對它的詳細(xì)情況有所認(rèn)識,或者想要增進(jìn)對它的了解程度,不妨請看以下內(nèi)容哦。
一、運(yùn)放穩(wěn)定性評估原理
其實(shí)說起來,評估穩(wěn)定性的原理非常簡單,萬變不離其宗,這個(gè)“宗”就是下面這個(gè)圖。
可能有人發(fā)現(xiàn)了,這不是模電的負(fù)反饋框圖嗎?沒錯(cuò),就是這個(gè)。這個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定的條件相信大家都有所了解,就不做解釋了。
如果再翻一翻模電的書(第6章節(jié)), 我們會知道,A*F就是環(huán)路的增益,φA+φF就是環(huán)路的相移,如下圖所示。
看到這個(gè)圖相信大家應(yīng)該就都很熟悉了哈:容易知道,圖a是不穩(wěn)定的,圖b是穩(wěn)定的,相位裕度是φm。
因?yàn)榉€(wěn)定性條件大家應(yīng)該都知道了:在環(huán)路增益為1的時(shí)候,相移還沒到180°,通常要求相位裕度大于45°。
那么我們?nèi)绾吻蟓h(huán)路增益AF呢?其實(shí)也比較簡單,我們斷開環(huán)路的一點(diǎn),假定有一個(gè)信號vi輸進(jìn)去,經(jīng)過一圈之后,信號變成了vo,那么AF=vo/vi,這一點(diǎn)應(yīng)該很容易理解吧。
需要注意,求環(huán)路增益的時(shí)候,要讓真正的輸入信號Xi=0,因?yàn)檫@是求的環(huán)路本身的特性,跟輸入信號沒關(guān)系。
好了,我們不是來講模電的。現(xiàn)在開始說放大器電路,我們評估運(yùn)放電路穩(wěn)定性很簡單,就是往上面這個(gè)模型里面套就好了。
如何將負(fù)反饋電路模型套到負(fù)反饋運(yùn)放電路上面
套用方法:我們只需要將運(yùn)放的負(fù)相端剪開,然后假定有一個(gè)信號vi輸入到負(fù)相端,這個(gè)信號經(jīng)過運(yùn)放,經(jīng)過反饋,最終會回到負(fù)相端,此時(shí)它已經(jīng)變成了vo,我們求出vo與vi的比值就好了。
剪開負(fù)相端之后,我們會發(fā)現(xiàn),這個(gè)運(yùn)放就變成開環(huán)放大了,可能有人會說,運(yùn)放開環(huán)增益不是無窮大嗎?Vo/Vi=AV*R1/R2,這不總等于無窮大?環(huán)路增益根本就不可能有等于1的時(shí)候?
這么認(rèn)為是將運(yùn)放當(dāng)作理想運(yùn)放看待了,要注意了,我們分析穩(wěn)定性的時(shí)候,絕對不能再把運(yùn)放當(dāng)作理想運(yùn)放看待了,而是要具體運(yùn)放具體分析。
二、運(yùn)放帶寬與增益的關(guān)系
在理想狀態(tài)下,運(yùn)放帶寬和增益是相互獨(dú)立的。但是在實(shí)際情況下,由于非線性失真和相位延遲等因素的影響,當(dāng)我們選擇一個(gè)運(yùn)放的時(shí)候,帶寬和增益之間就會存在某種關(guān)系。在運(yùn)放選擇的時(shí)候,我們需要根據(jù)具體應(yīng)用需求來確定運(yùn)放的帶寬和增益。一般來說,帶寬越高,對信號的放大程度就越高;而增益越大,則需要更高的帶寬才能保證信號的穩(wěn)定性。因此,我們需要在帶寬和增益之間進(jìn)行權(quán)衡,以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。例如,在一些需要同時(shí)具備高放大倍數(shù)和高頻響要求的應(yīng)用中,就需要選擇帶寬和增益都比較高的運(yùn)放。而在一些低頻應(yīng)用中,例如直流放大,我們更關(guān)注運(yùn)放的直流增益,因此可以選擇帶寬較低的運(yùn)放。有些時(shí)候,在設(shè)計(jì)電路時(shí),為了不影響信號的穩(wěn)定性和精度,我們需要對運(yùn)放的帶寬和增益進(jìn)行限制。例如,在使用運(yùn)放進(jìn)行模擬信號處理時(shí),由于運(yùn)放存在一定的失真,當(dāng)輸入信號超出運(yùn)放的帶寬和增益范圍時(shí),會出現(xiàn)輸入輸出之間的信號失真和非線性變形。因此,在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候,需要根據(jù)具體應(yīng)用需要,合理的選擇運(yùn)放帶寬和增益來滿足實(shí)際需要。同時(shí),還需要注意的是,帶寬和增益并非是線性關(guān)系,二者之間的關(guān)系是一個(gè)曲線。因此,當(dāng)我們需要在帶寬和增益之間進(jìn)行權(quán)衡時(shí),不能簡單的采用線性推導(dǎo)的思路,需要結(jié)合具體的電路應(yīng)用和實(shí)際需求,通過實(shí)驗(yàn)和測試進(jìn)行優(yōu)化??傊?,運(yùn)放帶寬和增益對于電路設(shè)計(jì)來說是非常重要的因素。在進(jìn)行具體的電路設(shè)計(jì)時(shí),我們需要結(jié)合功耗、精度、動態(tài)響應(yīng)等因素,進(jìn)行帶寬和增益的權(quán)衡,以選擇合適的運(yùn)放,并達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。
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