運算放大器的自激震蕩是實際在電路設(shè)計和測試時經(jīng)常遇到的一個問題,一旦自激振蕩,那該電路一定要進行重新設(shè)計,而且持續(xù)的自激振蕩會損壞器件。
什么是自激振蕩?
自激振蕩是指當運算放大器加電后,在沒有外部信號輸入的情況下,輸出端會出現(xiàn)高頻類似于正弦波的波形。這種自激振蕩是因為運算放大器本身具有反饋回路,當輸入信號被放大并輸出時,又被反饋回輸入端,形成了一個正反饋回路。
如果正反饋回路增益大于放大器的增益,那么系統(tǒng)會產(chǎn)生自激振蕩。這種自激振蕩會導(dǎo)致輸出信號失真,嚴重的情況下可能會對電路產(chǎn)生破壞。因此,需要注意在設(shè)計運算放大器電路時避免自激振蕩的出現(xiàn)。
為什么會自激振蕩?
自激振蕩最本質(zhì)的原因是,信號在環(huán)路增益大于1的時候,環(huán)路相移達到了180°,導(dǎo)致原本設(shè)計的負反饋變成了正反饋,且在環(huán)路內(nèi)不斷增大。
引起運放電路振蕩的客觀原因主要有如下幾條:
1、輸出有大電容,輸出負載電容過大,會在環(huán)路中引入一個比較小的極點,從而使得環(huán)路帶寬和增益雙雙降低,對于需要驅(qū)動大電容負載的設(shè)計,可以在輸出串聯(lián)隔離電阻或者使用雙反饋設(shè)計。
運算放大器穩(wěn)定性-雙反饋回路
2、器件不支持單位增益,有些運放不支持太小的電壓放大倍數(shù),如下圖所示是OP37的開環(huán)增益曲線,其最小增益為5,所以對于OP37設(shè)計成跟隨器必然會自激振蕩。因此,要設(shè)計跟隨器,一定得選擇單位增益穩(wěn)定的運放。
3、外部高頻干擾,外部的高頻干擾信號可能會被放大并引起自激振蕩的發(fā)生。
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