放大器相位裕度与电路稳定性判断方法

如题所述

在电路设计中,相位裕度和增益裕度是衡量放大器稳定性的关键指标。相位裕度,即开环增益降低1倍时所需经历的相移与180°之间的差距,数值越大,表明系统稳定性越佳,但同时也需考虑响应速度的平衡。让我们通过实例来深入理解,如图[[fig2_112]] 和 [[fig2_114]],相位裕度不足往往预示着电路可能陷入不稳定状态。在进行仿真分析时,需要暂时断开放大器的反馈,如图[[fig2_117]],通过AVO (闭环增益) 和 1/β (频率响应) 波特图,如图[[fig2_118]]所示,来准确评估。

环路增益AVO的初始相位为180°,在1.767MHz的频率点,相移为96.89°,这意味着相位裕度为83.11°,这是确保电路稳定性的基础。来看两个具体示例:在图[[fig2_119]]中,图[[fig2_120]]清晰地显示了电路输出的稳定表现。然而,对比图[[fig2_121]]和图[[fig2_122]],1/β曲线在16.37KHz处,相位增益为+45°/十倍频,在170.1KHz接近90°,这种情况下,电路的稳定性受到严重挑战,且图[[fig2_123]]和[[fig2_124]]中明显可见振荡现象。

判断电路稳定性时,重要的是关注AVO在0dB时的相位裕度,同时也要考虑到AVO极点和1/β零点的影响。在设计和分析过程中,参考表2-9中的相位裕度标准,将帮助我们确保电路的稳健与性能。
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