影响放大器稳定性的一些其他因素

gmchen · 发表于 2017-2-17 13:26

以前发过两个关于放大器稳定性的帖子，这个帖子讨论在电路设计完成后，实际制作方面一些影响放大器稳定性的一些个人经验。

1、合理的印制板布局与良好的接地。

印制板的合理布局对于放大器来说至关重要。印制板设计的合理性涉及分布参数，有人说应该将印制板视为一个最大的元件，在高频电路中这句话一点都不过分。

良好的接地对于任何一个模拟电路都是必须的。对于低频应用的放大器，可以考虑单点接地：将各级放大器的地线单独引到电源附近的储能电容引脚。而对于高频应用的放大器，一般总是采用大面积接地，即在印制板中设置一个接地层，所有放大器的地线都用通孔直接连到这个接地层上。

这两种不同的接地方式其实是对应着两种不同的信号回流方式：对于低频信号，电流沿着电阻最低的路径回流，单点接地除了给予足够低的电阻外，可以避免不同的信号流经同一段导线时，在这段导线上的压降导致的交叉干扰。而高频信号沿着电抗最低的路径回流，当频率足够高后回路电感成为主导阻抗，采用大面积接地后，信号沿着信号线下方的地层流动，这时信号构成的回路面积最小，也就有最小的电抗。

来源：EEWorld 模拟电子板块，转载请附上链接

gmchen · 发表于 2017-2-17 13:28

2、电源退耦电容。

所有放大器都必须接入电源退耦电容，这些电容的值通常在1nF到10mF之间，可以用一个电解电容与一个瓷片电容并联。双电源供电的就必须接入两组。所有电容都必须靠近运放的引脚，且接地端必须就近用通孔连到接地层，工作频率越高越要注意这一点。

gmchen · 发表于 2017-2-17 13:28

3、多级放大器要避免级间存在不需要的耦合。
多级放大器之间的杂散耦合也是造成放大器自激的重要原因之一。引起这种杂散耦合的原因有几种：在低频放大器中可能通过公共的地线形成耦合，而在高频放大器中还可能由于分布电容或分布电感引起耦合。实际上前面1、2两点措施就是为了消除这种杂散耦合。在很高频率的多级放大器中，可以将多级放大器安放在一个屏蔽盒内，其中每级放大器之间用屏蔽材料隔开，最大限度地避免级间的杂散耦合。

gmchen · 发表于 2017-2-17 13:29

本帖最后由 gmchen 于 2017-2-17 13:32 编辑

4、正确的测量方法至关重要。
许多人习惯于用示波器测量放大器的输入输出。大部分低频情况下这种测量是无害的，但是对于大部分高频放大器来说这个方法是一种致命的错误。
大部分高频运放都对运放输入端电容与输出端电容敏感。一个示波器探头的对地电容大约在几pF到几十pF之间，最常见的在10~20pF左右，由于这个电容的影响，一个正常工作的运放很可能因此而自激振荡。所以，在必须用示波器测量运放的输入输出电压的时候，可以在探头前面串联一个小电阻再接到测量点上去，这个小电阻就形成了一个隔离电阻，可以保证运放不会自激。只要这个小电阻与示波器探头电容形成的极点频率足够高，那么它对于测量结果的影响就可以忽略。
另外，用示波器测量时，探头上的那根接地线在高频情况下可能成为一个很大的感抗，所以在必须用示波器测量高频信号时，最好在印制板上制作专门的测试点，该测试点外围有一个接地圈直接接到示波器探头的地（去掉探头上的钩子）。若必须用探头的接地线时要保证接地点十分靠近被测点并尽可能降低接地线的电感。但即使采用了很仔细的措施，普通探头的有效测量频率范围大概也只有几十MHz，更高频率的测试必须用专门的探头或用阻抗匹配的射频电缆将信号直接引入测试仪器。