單位增益穩(wěn)定運(yùn)算放大器在增益為一或更高時是穩(wěn)定的,而不是小于一,對吧?那么反相衰減器G= -0.1,它是否會不穩(wěn)定?(圖44)
好的,這里有個簡潔的答案:反向衰減器是穩(wěn)定的!您想知道其中的原因,對吧?可以通過幾種方法來考慮該問題,快速看一下或許能夠弄清一般的穩(wěn)定性問題。
考慮下面的問題:如果G = -0.1是不穩(wěn)定的,那么更低的增益應(yīng)該會更加糟糕,對吧?讓我們畫一個電路:一個具有1Ω反饋電阻器的單位增益放大器,如圖45 中所示。然后考慮形成輸入電阻器R1 = 10 GΩ的等效斷路電阻。這是一個以極低的反相增益放大的雜散“輸入信號”。它是否不穩(wěn)定?當(dāng)然是穩(wěn)定的!它僅是幾乎沒有輸入的單位增益緩沖器,穩(wěn)定。
考慮與有多少輸出信號反饋到反相輸入相關(guān)的運(yùn)算放大器穩(wěn)定性。穩(wěn)定性專家將該反饋因子稱為beta (β)。在單位增益中,所有輸入電壓都返回到反相輸入中,因此β為一。圖45中的示例與幾乎所有反饋到反相輸入的輸出信號在本質(zhì)上是相同的。
圖46a顯示了反相放大器,圖46b 顯示了同相放大器。這些電路是相同的;輸入信號施加到不同的節(jié)點(diǎn)。兩個電路將相同量的輸出信號返回到反相輸入,因此其穩(wěn)定性行為是相同的。β是相同的。
運(yùn)算放大器專家還使用術(shù)語“噪聲增益”—之所以這么命名,是因?yàn)檫\(yùn)算放大器的電壓噪聲按照該因數(shù)放大到輸出中。這是另一種量化反饋的方式。易于振蕩或不穩(wěn)定的運(yùn)算放大器電路是由其內(nèi)部放大并反饋到反相輸入的噪聲引起的。反相放大器(圖46a)具有相同的噪聲增益β,因此具有與其同相放大器相同的穩(wěn)定性行為,即使輸入信號增益不同也是如此。
是否存在噪聲增益小于一的電路?β是否總是大于一?當(dāng)增益包含在反饋環(huán)路中時,會產(chǎn)生小于一的噪聲增益和大于一的 β。較大反饋環(huán)路(如控制系統(tǒng))中的多個放大器可能會遇到該問題。當(dāng)晶體管(共發(fā)射極或共源極配置)包含在運(yùn)算放大器的反饋環(huán)路內(nèi)部時也會發(fā)生該情況。這些電路可能具有復(fù)雜的穩(wěn)定性問題。
當(dāng)然,對于反相衰減器的振蕩或不穩(wěn)定,存在其他可能的原因。 電容性負(fù)載、過高的電阻器值或反相輸入端的過大電容可能會導(dǎo)致不穩(wěn)定 **—**但這些與基本反相衰減器配置是不相關(guān)的。對反相衰減器的“危險”誤解一直存在著。放松,您在TINA-TI軟件或您喜愛的SPICE程序中對運(yùn)算放大器穩(wěn)定性進(jìn)行仿真,以對其進(jìn)行確認(rèn),驗(yàn)證您的想法。
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