一文讲解全差分电压反馈型放大器的稳定性与反馈电阻值的关系

赵玉田

一文讲解全差分电压反馈型放大器的稳定性与反馈电阻值的关系 [复制链接]

 

我的全差分电压反馈型放大器的稳定性似乎受反馈电阻值很大影响——RF/RG比始终正确，到底发生了什么？

信号需要增益时，放大器是首选组件。对于电压反馈型和全差分放大器，反馈和增益电阻之比RF/RG决定增益。一定比率设定后，下一步是选择RF或RG的值。RF的选择可能影响放大器的稳定性。

放大器的内部输入电容可在数据手册规格表中找到，其与RF交互以形成传递函数中的一个极点。如果RF极大，此极点将影响稳定性。如果极点发生的频率远高于交越频率，则不会影响稳定性。不过，如果通过f = 1/(2πRFCin,amp)确定的极点位置出现在交越频率附近，相位裕量将减小，可能导致不稳定。

图1的示例显示小信号闭环增益与 ADA4807-1电压反馈型放大器频率响应的实验室结果，采用同相增益为2的配置，反馈电阻为499 Ω、1 kΩ和10 kΩ。数据手册建议RF值为499 Ω。
 

 

小信号频率响应中的峰化程度表示不稳定性。RF从499 Ω增加至1 kΩ可稍微增加峰化。这意味着RF为1 kΩ的放大器具有充足的相位裕量，且较稳定。RF为10 kΩ时则不同。高等级的峰化意味着不稳定性（振荡），因此不建议。
 

 

在实验室中验证电路不是检验潜在不稳定性的强制步骤。图3显示使用SPICE模型的模拟结果，采用相同的RF值499 Ω、1 kΩ和10 kΩ。结果与图1一致。图3显示了时域内的不稳定性。
 

 

通过在RF两端放置反馈电容给传递函数添加零点，可以去除图4所示的不稳定性。
 

 

RF的选择存在权衡，即功耗、带宽和稳定性。如果功耗很重要，且数据手册建议反馈值无法使用，或需要更高的RF值，可选择与RF并联放置反馈电容。此选择产生较低的带宽。

为电压反馈型和全差分放大器选择RF时，需要考虑系统要求。如果速度不重要，反馈电容有助于稳定较大的RF值。如果速度很重要，建议使用数据手册中推荐的RF值。忽略RF与稳定性、带宽和功率的关系可能妨碍系统，甚至阻碍系统实现完整性能。

eric_wang

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gmchen

通常电流反馈型运放中RF的选择直接影响放大器的稳定性。此文说明在电压反馈型运放中由于输入电容的存在，过大的RF会导致放大器自激。

赵玉田

gmchen 发表于 2020-2-27 09:42 通常电流反馈型运放中RF的选择直接影响放大器的稳定性。此文说明在电压反馈型运放中由于输入电容的存在，过 ...

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gmchen

赵玉田 发表于 2020-2-27 10:10 学习了  感谢指出

最好将原文的链接贴出来，便于追溯。转过来的文章由于缺胳膊少腿的，读起来太累。