放大电路中的自激震荡及相位补偿方法

自激震荡

产生原因

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1. 电容对信号的超前和滞后作用

要分析自激震荡，首先得了解电路中的相移。放大电路中使信号发生相移的罪魁祸首主要在于电容。如果电容串接在电路中，则构成高通滤波电路，在截止频率之前相位超前90°(π/2)，之后相移为0，如图1所示；如果电容在电路中并联接地(比如晶体管的极间电容)，则构成低通滤波电路，在截止频率之前相移为0，之后相位滞后90°(-π/2)，如图2所示。相频响应如下图所示：

              

                    图1                                             图2

 

2. 自激震荡的产生条件

为了减小温度的影响，放大电路一般采用深度负反馈闭环放大，这样闭环放大倍数为反馈量的倒数，Af=1/F；由于电路中电容的存在，信号会发生附加相移，如果在某个频点 环路增益(AF)附加 相移为nπ，则负反馈在该频点将变为正反馈，若此时AF>1，则微弱信号将闭环回路中不断放大(起振)，当AF=1时，将形成自激震荡。

 

如果电路采用直接耦合的方式(电容均以并联/旁路形式出现)，并且反馈网络为纯电阻(不发生相移)，则附加相移仅产生于放大电路，且为滞后相移，并且每级晶体管的最大相移为-90°(高频)，如图2所示，级数越多越容易产生高频振荡。对于两级晶体管放大电路，理论上f=∞时才会相移-180°，因此不会发生自激震荡，所以一般三级放大电路最常见。

 

消除方法

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滞后补偿

简单滞后补偿：在中间级的输出并联一个小电容，让高端截止频率变小，从而使180°反馈点自激增益不满足。

RC滞后补偿：简单滞后补偿的补偿电容串接一个小电阻

密勒滞后补偿：可与C串接电阻，等效补偿电容值为C*A2

           

 

超前补偿：反馈电阻并联补偿电容,改变负反馈放大电路在环路增益为0dB点的相位，使之超前。

        f1=1/(2πR2C)         f2=1/(2π(R1//R2)C)