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博文連載：看一個TI老工程師如何馴服精密放大器 單位增益穩(wěn)定的運放在增益大于等于1的情況下是穩(wěn)定的，增益更小的時候還正確嗎？怎么辦？ 這個問題在E2E論壇上隔段時間就出現(xiàn)。好吧，來個簡潔的答案：反向衰減器穩(wěn)定。你想知道為什么嗎？關(guān)于這個問題有很多方法來看，快速閱讀以下內(nèi)容也許能讓您對運放穩(wěn)定性有更清楚的認識。 
思考這個問題： 如果G=-0. 1時不穩(wěn)定， 那更低增益則情況更糟， 是這樣嗎？我們來畫一個單位增益放大器， 反饋電阻為1Ω， 如figure 2。然后假設(shè)可能的電路板泄露形成一個輸入電阻，R1=10GΩ。這個雜散“輸入信號”被很低的增益反向放大。這個電路不穩(wěn)定嗎？當然穩(wěn)定。這個只是一個無實際輸入的單位增益的緩沖器。它是穩(wěn)定的。
運放的穩(wěn)定性和輸出信號反饋了多少到反向輸入端有關(guān)系。穩(wěn)定性方面的專家稱之為反饋因子β。單位增益時，全部輸出信號反饋到反向輸入端，所以β為1。Figure2例子中本質(zhì)上一樣，幾乎把所有的輸出信號反饋到反向輸入端。 Figure 3a 中是一個反向放大器，3b中是一個正向放大器。兩個電路是一樣的，只是輸入信號加在了不同的節(jié)點上。兩個電路反饋了同樣多的輸出信號到反向輸入端，所以他們的穩(wěn)定性一樣，β值相同。
有些運放專家使用術(shù)語“噪聲增益”，這么命名是因為運放的輸出電壓噪聲以此系數(shù)放大。這只是量化反饋的另一種方式。一個運放電路容易振蕩或不穩(wěn)定是內(nèi)部噪聲通過放大并反饋到反向輸入端而引起的。Figure 3a中的反向放大器，噪聲增益β和figure 3b相同，所以和它的堂兄figure 3b有著相同的穩(wěn)定性，即使輸入信號增益不同。 電路的噪聲增益能小于1嗎？β能大于1嗎？當反饋回路上加入增益，有可能出現(xiàn)噪聲增益小于1，β大于1的情況（即反饋回路上有把反饋信號放大的環(huán)節(jié)）。大反饋環(huán)路下的多個放大器，例如控制系統(tǒng)，將會遇到這個問題。這個問題也會出現(xiàn)在三極管（共集電極或共源極接法）在反饋環(huán)路里的情況。這些電路會有復(fù)雜的穩(wěn)定性問題。 當然，在反向衰減器中有其他可能導(dǎo)致不穩(wěn)定或振蕩的原因。容性負載，過高的阻值或反向輸入端過多的電容都會引起不穩(wěn)定，但這些不穩(wěn)定和最基本的反向衰減電路并無關(guān)。關(guān)于反向衰減器“風(fēng)險”的錯誤想法還會持續(xù)。請放輕松，使用TINA-TI 或者其他SPICE仿真工具來仿真、驗證其穩(wěn)定性。如果有疑問，可以到論壇上與專家交流。 |
