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電壓跟隨器秘笈(九),運放構成電壓跟隨器的穩定性問題探討

2020-01-16
來源:21ic中國電子網

電壓跟隨器并非深奧難懂,究其本質而言,電壓跟隨器即共集電極電路。本文對于電壓跟隨器的講解,主要在于介紹運放構成電壓跟隨器的穩定性問題。此外,文章第一部分將簡單介紹何為電壓跟隨器。如果你對本文涉及的電壓跟隨器相關內容存在一定興趣,不妨繼續閱讀以下正文部分。如果本文內容無法完全填充你對電壓跟隨器知識的欲望,可翻閱小編往期帶來的8篇電壓跟隨器秘笈。

一、電壓跟隨器是什么?

電壓跟隨器是共集電極電路,信號從基極輸入,射極輸出,故又稱射極輸出器。基極電壓與集電極電壓相位相同,即輸入電壓與輸出電壓同相,也就是電壓跟隨器的電壓放大倍數恒小于且接近1。當RF=0,R1=∞,即uo=ui,Auf=1這時輸出電壓跟隨輸入電壓作形同的變化,稱為電壓跟隨器。

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二、使用運放構成電壓跟隨器的穩定性問題

用運放構成電壓跟隨器的電路,傳統教科書僅是簡單的把輸出和反相輸入端連接起來完事兒,而實際電路要復雜的多,穩定性問題不可忽視_,希望對實際應用有一點幫助。

用電壓跟隨器使運算放大器保持穩定,須注意哪些問題?

A:對于采用負反饋的放大電路,如何減少振蕩以保持穩定,目前尚無定論。電壓跟隨器也不例外。

運算放大器理想的運行狀態是輸出電壓和輸入電壓為同相,即,當負輸入端的印加電壓引起輸出增大時,運算放大器能夠相應地使增加的電壓降低。不過,運算放大器的輸入端和輸出端的相位總有差異。當輸出和輸出之間的相位相差180°時,負輸入與正輸入正好相同,原本應該減少的輸出卻得到了增強。(成為正反潰的狀態。)如果在特定頻段陷入這一狀態,并且仍然保持原有振幅,那么該輸出頻率和振蕩狀態將一直持續下去。


FIg1. 電壓跟隨器和反饋環路

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2. 輸入輸出端出現相位差的主要原因

其原因大致可分為兩種:

1,由于運算放大器固有的特性

2,由于運算放大器以外的反饋環路的特性

2.1. 運算放大器的特性

Fig2a 及Fig2b分別代表性地反映了運算放大器的電壓增益—頻率特性和相位—頻率特性。數據手冊中也有這兩張曲線圖。

如圖所示,運算放大器的電壓增益和相位隨頻率變化。運算放大器的增益與反饋后的增益(使用電壓跟隨器時為0dB)之差,即為反饋環路繞行一周的增益(反饋增益)。如果反饋增益不足1倍(0dB),那么,即使相位變化180o,回到正反饋狀態,負增益也將在電路中逐漸衰減,理論上不會引起震蕩。

反而言之,當相位變化180o后,如頻率對應的環路增益為1倍,則將維持原有振幅;如頻率對應的環路增益為大于1倍時,振幅將逐漸發散。在多數情況下,在振幅發散過程中,受最大輸出電壓等非線性要素的影響,振幅受到限制,將維持震蕩狀態。

為此,當環路增益為0dB時的頻率所對應的相位與180o之間的差是判斷負反饋環路穩定性的重要因素,該參數稱為相位裕度。(Fig2b.)

如沒有特別說明,單個放大器作為電壓跟隨器時,要保持足夠相位裕度的。

注:數據手冊注明「建議使用6dB以上的增益」的放大器,不可用作電壓跟隨器。

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以上便是此次小編帶來的“電壓跟隨器”相關內容,通過本文,希望大家對什么是電壓跟隨器具備一定的認知,并對運放構成電壓跟隨器時造成的穩定性問題具備深刻理解。如果你喜歡本文,不妨持續關注我們網站哦,小編將于后期帶來更多精彩內容。最后,十分感謝大家的閱讀,have a nice day!


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