运放构成电压跟随器的稳定性问题探讨

2020年1月26日09:58:00 评论

电压跟随器并非深奥难懂,究其本质而言,电压跟随器即共集电极电路。本文对于电压跟随器的讲解,主要在于介绍运放构成电压跟随器的稳定性问题。此外,文章第一部分将简单介绍何为电压跟随器。如果你对本文涉及的电压跟随器相关内容存在一定兴趣,不妨继续阅读以下正文部分。如果本文内容无法完全填充你对电压跟随器知识的欲望,可翻阅小编往期带来的8篇电压跟随器秘笈。

一、电压跟随器是什么

运放构成电压跟随器的稳定性问题探讨

电压跟随器是共集电极电路,信号从基极输入,射极输出,故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同,即输入电压与输出电压同相,也就是电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。当RF=0,R1=∞,即uo=ui,Auf=1这时输出电压跟随输入电压作形同的变化,称为电压跟随器。

二、使用运放构成电压跟随器的稳定性问题

用运放构成电压跟随器的电路,传统教科书仅是简单的把输出和反相输入端连接起来完事儿,而实际电路要复杂的多,稳定性问题不可忽视_,希望对实际应用有一点帮助。

用电压跟随器使运算放大器保持稳定,须注意哪些问题?

A:对于采用负反馈的放大电路,如何减少振荡以保持稳定,目前尚无定论。电压跟随器也不例外。

运放构成电压跟随器的稳定性问题探讨
FIg1 电压跟随器和反馈环路

运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相,即,当负输入端的印加电压引起输出增大时,运算放大器能够相应地使增加的电压降低。不过,运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出之间的相位相差180°时,负输入与正输入正好相同,原本应该减少的输出却得到了增强。(成为正反溃的状态。)如果在特定频段陷入这一状态,并且仍然保持原有振幅,那么该输出频率和振荡状态将一直持续下去。

1.输入输出端出现相位差的主要原因

其原因大致可分为两种:

  • 由于运算放大器固有的特性
  • 由于运算放大器以外的反馈环路的特性

2.1运算放大器的特性

Fig2a及Fig2b分别代表性地反映了运算放大器的电压增益—频率特性和相位—频率特性。数据手册中也有这两张曲线图。

运放构成电压跟随器的稳定性问题探讨

如图所示,运算放大器的电压增益和相位随频率变化。运算放大器的增益与反馈后的增益(使用电压跟随器时为0dB)之差,即为反馈环路绕行一周的增益(反馈增益)。如果反馈增益不足1倍(0dB),那么,即使相位变化180o,回到正反馈状态,负增益也将在电路中逐渐衰减,理论上不会引起震荡。

反而言之,当相位变化180o后,如频率对应的环路增益为1倍,则将维持原有振幅;如频率对应的环路增益为大于1倍时,振幅将逐渐发散。在多数情况下,在振幅发散过程中,受最大输出电压等非线性要素的影响,振幅受到限制,将维持震荡状态。

为此,当环路增益为0dB时的频率所对应的相位与180o之间的差是判断负反馈环路稳定性的重要因素,该参数称为相位裕度。(Fig2b.)

如没有特别说明,单个放大器作为电压跟随器时,要保持足够相位裕度的。

注:数据手册注明「建议使用6dB以上的增益」的放大器,不可用作电压跟随器。

以上便是此次小编带来的“电压跟随器”相关内容,通过本文,希望大家对什么是电压跟随器具备一定的认知,并对运放构成电压跟随器时造成的稳定性问题具备深刻理解。

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