一文让你明白运放@@补偿电容@@那些事儿@@

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运放@@的相位补偿是什么@@@@?
 
为了让运放@@能够正常工作@@,电路中常在@@输入与输出之间加一相位补偿电容@@@@。
 
1, 关于补偿电容@@@@
理论计算有是有的@@,但是到了设计成熟阶段好象大部分人都是凭借以前的调试经验了@@,一般对@@于电容大小的取值@@要考虑到系统的频率响应@@@@[1](文末有相应的解释@@,简单点说加的电容越大@@,带宽越窄@@),然后就是振荡问题@@;如果你非要计算@@,可以看看运放@@的输入端的分布电容是多大@@,举个例子@@,负反馈放大电路就是要保证输入端的那个电阻阻值@@和@@分布电容的乘积@@=反馈电阻的阻值@@@@和你要加的电容的乘积@@......
 
2, 两个作用@@
1. 改变反馈网@@络相移@@,补偿运放@@相位滞后@@
2. 补偿运放@@输入端电容的影响@@(其@@实最终还是补偿相位@@……)
因@@为我们所用的运放@@都不是理想的@@。

一般实际使@@用的运算放大器对@@一定频率的信号都有相应的相移作用@@,这样的信号反馈到输入端将使@@放大电路工作不稳定甚至发生振荡@@,为此必须加相应的电容予以一定的相位补偿@@。在@@运放@@内部一般内置有补偿电容@@@@,当然如果需要的话也可在@@电路中外加@@,至于其@@值@@取决于信号频率和电路特性@@

运放@@输入补偿电容@@@@

运放@@输入补偿电容@@@@
一般线性工作的放大器@@(即引入负反馈的放大电路@@)的输入寄生电容@@Cs会影响电路的稳定性@@,其@@补偿措施见图@@。放大器的输入端一般存在@@约几皮法的寄生电容@@Cs,这个电容包括运放@@的输入电容和布线分布电容@@,它与反馈电阻@@Rf组成一个滞后网@@络@@,引起输出电压相位滞后@@,当输入信号的频率很高时@@,Cs的旁路作用使@@放大器的高频响应变差@@,其@@频带的上限频率约为@@@@:
ωh=1/(2πRfCs)

若@@Rf的阻值@@@@较大@@,放大器的上限频率就将严重下降@@,同时@@Cs、Rf引入的附加滞后相位可能引起寄生振荡@@,因@@而会引起严重的稳定性问题@@。对@@此@@,一个简单的解决方法是减小@@Rf的阻值@@@@,使@@ωh高出实际应用的频率范围@@,但这种方法将使@@运算放大器的电压放大倍数下降@@(因@@Av=-Rf/Rin)。为了保持放大电路的电压放大倍数较高@@,更通用的方法是在@@@@Rf上并接一个补偿电容@@@@Cf,使@@RinCf网@@络与@@RfCs网@@络构成相位补偿@@。RinCf将引起输出电压相位超前@@,由于不能准确知道@@Cs的值@@@@,所以相位超前量与滞后量不可能得到完全补偿@@,一般是采用可变电容@@Cf,用实验和调整@@Cf的方法使@@附加相移最小@@。若@@Rf=10kΩ,Cf的典型值@@丝边@@3~10pF。对@@于电压跟随器而言@@,其@@Cf值@@可以稍大一些@@。

运放@@输出电容的补偿@@

运放@@输出电容的补偿@@
对@@于许多集成运算放大电路@@,若@@输出负载电容@@CL的值@@@@比@@100pF大很多@@,由于输出电容@@(包括寄生电容@@)与输出电阻将造成附加相移@@,这个附加相移的累加就可能产生寄生振荡@@,使@@放大器工作严重不稳定@@。解决这一问题的方法是在@@运放@@的输出端串联一个电阻@@Ro,使@@负载电容@@CL与放大电路相隔离@@,如图所示@@,在@@Ro的后面接反馈电阻@@Rf,这样可以补偿直流衰减@@,加反馈电容@@Cf会降低高频闭环电压放大倍数@@,Cf的选取方法是@@:使@@放大电路在@@单位增益频率@@fT时的容抗@@Xcf≤Rf/10,又@@Xf=l/(2πfTCf),一般情况下@@,Ro=50~200Ω,Cf约为@@3~10pF。
 

除了上述不稳定因@@素之外@@,还存在@@其@@他一些不稳定因@@素@@,有些是来自集成芯片自身@@。有些是源于系统电路@@(例如@@电源的内阻抗的耦合问题@@)。有时使@@用很多方法都难以解决不稳定问题@@,但采用适当的补偿方法后可使@@问题迎刃而解@@。例如@@。当放大器不需要太宽的频带和最佳转换速率时@@,对@@集成运放@@采用过补偿的方法会取得很好的效果@@,如将补偿电容@@增加@@9倍或为实现稳定性所需要的倍数@@,对@@μA301型运放@@而言@@,其@@效果一般都较好@@。

部分概念介绍@@

[1] . 频率响应@@(英语@@:Frequency response,简称频响@@)是当向电子仪器系统输入一个振幅不变@@,频率变化的信号时@@,测量系统相对@@输出端的响应@@。
[2]. 频率响应@@可用以下方法测量@@:
  • 对@@系统输入一个冲激响应测量它的响应@@.
  • 以固定振幅的单音信号在@@要量测@@(感兴趣@@)的频宽上掠过@@,记录其@@相对@@应的输出位准及相位@@。
  • 提供一个宽频谱的信号@@,然后由输入及输出信号来计算其@@脉冲响应@@。
[3]. 传统的频率响应@@结果有二种图示的方法@@
  • 以大小及相位来表示的波德图@@。
  • 及以频率响应@@的的虚部及实部来表示的奈奎斯特图@@。

文章转载自@@:志博@@PCB

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