运放相位补偿设计

 集成运放的内部是一个多级放大器。其对数幅频特性如图...1所示中的曲线①(实线)。对数幅频特性曲线在零分贝以上的转折点称为极点。图中，称P1 P2点为极点。极点对应的频率称为转折频率，如fp1,fp2,第一个极点，即频率最低的极点称为主极点。 在极点处，输出信号比输入信号相位滞后45°，幅频特性曲线按-20dB/10倍频程斜率变化，每十倍频程输出信号比输入信号相位滞后90。极点越多，越容易自激，即越不稳定。为使集成运放工作稳定，需进行相位(频率)补偿。

   按补偿原理分滞后补偿、超前补偿及滞后一超前补偿等。

    滞后补偿:凡是使相移增大的补偿即被称为滞后补偿。滞后补偿使主极点频率降低，即放大器频带变窄。如补偿后只有一个极点，则被称为单极点，如图2.21(a)所示中的曲
线②。
    超前补偿:凡是使相移减小的补偿即被称为超前补偿，超前补偿使幅频特性曲线出现零点,即放大器频带变宽。在零点处输出信号比输入信号相位超前45°，幅频特性曲线按+20dB/10倍频程斜率变化。补偿办法是将零点与补偿前的一个极点重合，如图2.21(a)中的P2点，补偿后的幅频特性曲线如图2.21(a)所示中的曲线③，补偿后频带展宽。

1.输入端的滞后补偿网络(外部滞后补偿)
    在集成运放的两输入端之问并一串联的电阻(RB)、电容(CB)的网络被称为输入端的滞后补偿。这种补偿使通频带变窄，适用于对频带要求不高的电路。这种方法也有助于提高集成运放的上升速率。

RB，CB的估算方法(I)
在放大器增益给定的条件下暂时短接CB，在集成运放两输入端之间并联RB，RB的值由大到小的改变，直至放大器进入临界稳定状态。这时可用示波器看到近似正弦波。并用示波器水平(时间)轴测出振荡周期，换算出振荡频率fo实际是放大器的放大倍数等于1时的频率。补偿电容CB的值可按下式估算，即

CB》1/(RB*f)

2.    反馈端超前补偿

   将补偿电容并在闭环放大器的外部反馈电阻上。其补偿原理如图2.21（a）所示的曲线③。这种补偿叮以展宽高频带宽，电路图如图2.2.13所示。

     (1)抵消第二个极点的补偿

 

    (2)削弱输入分布电容影响的补偿
    将补偿电容并在闭环放大器的外部反馈电阻上，使输入信号在高频时能直接耦合到输出端，削弱输入分布电容的影响，改善电路的高频特性，电路图如图2.2.14所示。补偿条
件为
                                  RF*CB = Rr*Cr

式中，r为输入端分布电容。