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运算放大器稳定性分析——稳定性测试

断开反馈回路测开环增益

要测试放大器的稳定性就需要测出Aol和β两个参数,因为一般系统都是闭环,只能实测出闭环增益。测试Aol和β需要断开反馈回路,关闭输入信号,只测试运放的输入输出的增益。

上图中将输入信号接地,也就是信号从反馈回路直接放大,而不是与输入信号做差。再将输出断开,从反馈端(图中输出端)给激励信号,获取放大后的信号。则Aolβ=Vy/Vx。


实际中如上图所示。反馈回运放的信号为Vfb,则β=Vfb/Vx,Aol=Vy/Vfb,两者乘积就是上面的值。
那么BODE图上Aol的曲线为20logVy/Vfb,1/β为20logVx/Vfb=-20logVfb/Vx,Aolβ的曲线为20logAolβ=20logAol+20logβ=20logAol-20log1/β,即Aolβ曲线为Aol曲线与β曲线的差值。


根据前面稳定性的条件,可知当Aolβ为-1时不稳定,即Aolβ=1(0dB),相位上Aolβ反相,即大于180°。

从BODE图上看就是曲线相交处为0dB点,若此时相位上变化180°,则不稳定。相位上要连续两个极点或零点才会导致180°的变化(极点/零点前后变化45°,总计90°)。

BODE图上Aol曲线向下弯折为极点,向上弯折为零点。1/β则相反,因为最终是乘以β,故两者是镜像弯折时必然不稳定,如下图所示。

上图2中使用1GH电感隔离和1GF电容隔离的原理是在进行交流SPICE分析时,随着频率增加,CT将逐渐变成短路而LT将逐渐变成开路