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反相衰减器G= -0.1,它是否不稳定?

冬至子 来源:24c01硬件电子 作者:Bruce Trump 2023-10-17 10:44 次阅读

单位增益稳定运算放大器在增益为一或更高时是稳定的,而不是小于一,对吧?那么反相衰减器G= -0.1,它是否会不稳定?(图44)

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好的,这里有个简洁的答案:反向衰减器是稳定的!您想知道其中的原因,对吧?可以通过几种方法来考虑该问题,快速看一下或许能够弄清一般的稳定性问题。

考虑下面的问题:如果G = -0.1是不稳定的,那么更低的增益应该会更加糟糕,对吧?让我们画一个电路:一个具有1Ω反馈电阻器的单位增益放大器,如图45 中所示。然后考虑形成输入电阻器R1 = 10 GΩ的等效断路电阻。这是一个以极低的反相增益放大的杂散“输入信号”。它是否不稳定?当然是稳定的!它仅是几乎没有输入的单位增益缓冲器,稳定。

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考虑与有多少输出信号反馈到反相输入相关的运算放大器稳定性。稳定性专家将该反馈因子称为beta (β)。在单位增益中,所有输入电压都返回到反相输入中,因此β为一。图45中的示例与几乎所有反馈到反相输入的输出信号在本质上是相同的。

图46a显示了反相放大器,图46b 显示了同相放大器。这些电路是相同的;输入信号施加到不同的节点。两个电路将相同量的输出信号返回到反相输入,因此其稳定性行为是相同的。β是相同的。

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运算放大器专家还使用术语“噪声增益”—之所以这么命名,是因为运算放大器的电压噪声按照该因数放大到输出中。这是另一种量化反馈的方式。易于振荡或不稳定的运算放大器电路是由其内部放大并反馈到反相输入的噪声引起的。反相放大器(图46a)具有相同的噪声增益β,因此具有与其同相放大器相同的稳定性行为,即使输入信号增益不同也是如此。

是否存在噪声增益小于一的电路?β是否总是大于一?当增益包含在反馈环路中时,会产生小于一的噪声增益和大于一的 β。较大反馈环路(如控制系统)中的多个放大器可能会遇到该问题。当晶体管(共发射极或共源极配置)包含在运算放大器的反馈环路内部时也会发生该情况。这些电路可能具有复杂的稳定性问题。

当然,对于反相衰减器的振荡或不稳定,存在其他可能的原因。 电容性负载、过高的电阻器值或反相输入端的过大电容可能会导致不稳定 **—**但这些与基本反相衰减器配置是不相关的。对反相衰减器的“危险”误解一直存在着。放松,您在TINA-TI软件或您喜爱的SPICE程序中对运算放大器稳定性进行仿真,以对其进行确认,验证您的想法。

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