單位增益穩定運算放大器在增益為一或更高時是穩定的,而不是小于一,對吧?那么反相衰減器G= -0.1,它是否會不穩定?(圖44)
好的,這里有個簡潔的答案:反向衰減器是穩定的!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定性問題。
考慮下面的問題:如果G = -0.1是不穩定的,那么更低的增益應該會更加糟糕,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”。它是否不穩定?當然是穩定的!它僅是幾乎沒有輸入的單位增益緩沖器,穩定。
考慮與有多少輸出信號反饋到反相輸入相關的運算放大器穩定性。穩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點。兩個電路將相同量的輸出信號返回到反相輸入,因此其穩定性行為是相同的。β是相同的。
運算放大器專家還使用術語“噪聲增益”—之所以這么命名,是因為運算放大器的電壓噪聲按照該因數放大到輸出中。這是另一種量化反饋的方式。易于振蕩或不穩定的運算放大器電路是由其內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?當增益包含在反饋環路中時,會產生小于一的噪聲增益和大于一的 β。較大反饋環路(如控制系統)中的多個放大器可能會遇到該問題。當晶體管(共發射極或共源極配置)包含在運算放大器的反饋環路內部時也會發生該情況。這些電路可能具有復雜的穩定性問題。
當然,對于反相衰減器的振蕩或不穩定,存在其他可能的原因。 電容性負載、過高的電阻器值或反相輸入端的過大電容可能會導致不穩定 **—**但這些與基本反相衰減器配置是不相關的。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程序中對運算放大器穩定性進行仿真,以對其進行確認,驗證您的想法。
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