模拟电路系列分享-负反馈电路稳定性分析

目录

概要

整体架构流程

技术名词解释

1.负反馈放大电路产生自激震荡的条件

2.从实际运放的幅频，相频特性看自激振荡的可能性

小结

概要

       在卡拉0K歌厅中,我们会见到这样一种现象:当麦克风位置不合适或者音量过大时,
喇叭中会出现一种非常难听的啸叫,捂住麦克风、赶紧降低功放音量、或者将麦克风转个
方向，都是我们常用的解决方法。这个难听的啸叫,其实就是放大器的自激振荡。
        所谓的自激振荡,是指放大器在没有输入信号的情况下,由于环路满足某些条件,其
输出端能够自己产生某-确定频率的输出信号。 -个放大电路如果发生自激振荡,则振荡
输出信号将淹没输入信号,使得放大器失效。某些情况下,强烈的自激振荡还会损坏放大

整体架构流程

         以卡拉OK 歌厅中的自激振荡为例，如图Section75-1所示。红嘴小人发出的声音信号为SA(声波)，经过麦克风拾音，转变成电信号A，然后经过前置放大器，音量和音调调节放大器，以及功率放大器，最后形成D信号，驱动喇叭发生声音信号SE。很显然，喇叭发出的声音信号SE一定强于小人嘴中的声音SA，否则要扩音机干什么。
       但是，SE信号来自于墙上的喇叭，经过空气传播后，也会到达麦克风处，即SF 信号，此信号就是小人嘴里唱出的歌曲，问，SF大还是SA大?
结论是，如果歌厅中的整套系统正常工作，不啸叫，那么SF一定比SA小，反之，在啸叫的时候，SF一定比SA大——任何一个微小的声音，从麦克风进去，再回到麦克风就比刚才大了，这个声音        就会在环路中不断兜圈，越来越大，于是就产生了自激振荡。
消除啸叫的方法有很多，只要能够让SF比SA小就可以，比如捂住麦克风，同样的SF 产生的A信号就变小了，扭转麦克风方向也是一个道理;再如调节放大器增益，SE就小了。或者让麦克风远离喇叭，都行。

 

技术名词解释

提示：这里可以添加技术名词解释

1.负反馈放大电路产生自激震荡的条件

      细致的自激振荡条件，将在本书第6章信号源中介绍。本节简述结论︰
一个运放组成的负反馈放大电路，当开环增益A。环节和反馈网络本身的相移为0°时，整个环路永远是负反馈。如图所示，利用环路极性法沿着绿色环路兜一圈，确实是负反馈。图中将正输入端的输入信号接地，以模拟输入为0的自激振荡情况。
     但实际情况远非如此简单。负反馈环路由开环运放加反馈网络组成，这两部分中都可能存在附加的滞后相移环节，假设运放的附加相移为Pa，反馈网络的附加相移为r，情况就会复杂，模块的输出和输入之间，就不再能用简单的同相、反相来表示，也就无法准确回答到底是正反馈还是负反馈，所示。
当环路整个的附加相移-180°时，可以肯定，原本的负反馈，就会演变成正反馈。
 

2.从实际运放的幅频，相频特性看自激振荡的可能性

以一个实际运放ADA4899-1为例，其开环幅频特性、相频特性如图Section75-3所示。为了分析简化，我们假设运放组成了一个电压跟随器。根据前述自激振荡的两个条件，有两种方法来衡量是否可能自激振荡。
方法一，，那么要想自激振荡，px就必须为-180。在运放的相频特性曲线上找到pA--180的点，为700MHz，观察此频率对应的幅频特性曲线，约为-3dB，

即，对此频率来说，虽然满足相位条件，但是环路增益是小于1的，不满足幅度条件。

• 
• 第二种方法，在运放开环幅频特性曲线上，找到0dB点对应的频率为310MHz，此时的相移为-123°。此相移和-180°的距离，称为相位裕度，为57°。根据相移的规律可知，此点左侧均为满足幅度条件的频率，其相移绝对值均小于123°，因此不可能产生自激振荡。这说明，

ADA48990-1，在设计成跟随器，且电路布线合乎规则时，是不会发生自激振荡的。

 

小结

提示：这里可以添加总结

本节主要分享了负反馈放大电路的稳定性分析。

       消除啸叫的方法有很多，只要能够让SF比SA小就可以，比如捂住麦克风，同样的SF 产生的A信号就变小了，扭转麦克风方向也是一个道理﹔再如调节放大器增益，SE就小了。或者让麦克风远离喇叭，都行。