對放大器指標(biāo),除了噪聲系數(shù),回波損耗,增益,P1dB壓縮點,三階互調(diào)等顯性指標(biāo)外,其實還有一個隱形指標(biāo),那就是穩(wěn)定性。
而且,有時候這個隱形指標(biāo),可能是更折磨人的一個。
對穩(wěn)定性的要求,會要求其無條件穩(wěn)定。
所謂無條件穩(wěn)定,就是指,在任何頻率處,在任何輸入和輸出負(fù)載條件下,放大器都不能自激。
在說振蕩器原理的時候,有一個"巴克豪森準(zhǔn)則",即一個系統(tǒng),起振的條件是,增益等于1并且負(fù)反饋路徑的相位等于180度。如下圖所示。
從這點,可以得到這樣一個結(jié)論,那就是,只要放大器的增益大于1,不管頻率高低,都有自激的可能。因為保不齊,哪里來了反饋,就把相位搞到180度了。
若有同學(xué)講,任何頻率處,那我也不可能看到無限高的頻率啊。
所以,巴克豪森準(zhǔn)則告訴我們,頻率不用看到無限高,看到放大器的增益小于0dB對應(yīng)的那個頻率點,就差不多了。
那為啥一定要要求放大器是無條件穩(wěn)定呢?為啥要給放大器提這么高的要求。
也許有工程師會認(rèn)為,放大器工作的時候,正常情況下,前后都是50ohm的負(fù)載,那只要放大器在這種情況下穩(wěn)定,不就行了么?
讓放大器無條件穩(wěn)定,是非常重要的。如果咱們不想有任何意外發(fā)生的話,最好選擇無條件穩(wěn)定的放大器。
在如何消除放大器的自激?這篇文章中,我就碰到過看上去穩(wěn)定的放大器,在接了一個電纜到天線的時候,發(fā)生了自激。
而且,咱們測試的時候,一般用矢網(wǎng)進(jìn)行測試。
所以,對于被測放大器而言,不管是帶內(nèi)還是帶外,都是良好的50ohm阻抗。
但是,這個條件,在現(xiàn)實的大多數(shù)系統(tǒng)中,是不存在的。
放大器的前級和后級,可能會是濾波器,也可能是匹配好的窄帶放大器。這個時候,放大器看到的帶外阻抗,就可能是任何值。
從這點來看,放大器無條件穩(wěn)定就很重要。
有同學(xué)會說,那自激又咋地嘛?只要帶內(nèi)信號能正常放大,就行了吧。
一般來說,當(dāng)管子不穩(wěn)定,開始自激的時候,它可能會使得它的偏置點漂移,可能會消耗更多的電流。
雖說,有時候弱自激的時候,在帶內(nèi)看不到性能的惡化,但是以后呢,畢竟管子處于一個不太常規(guī)的狀態(tài),會不會越激越厲害?
那怎么判斷管子有沒有發(fā)生自激呢?
如果用矢網(wǎng)的話,直接看穩(wěn)定因子就行了,非常直觀。大于1就是穩(wěn)定,小于1就是不穩(wěn)定。
而且,也不需要什么額外的操作,在測放大器S參數(shù)的時候,順便掃出個全頻段來。而穩(wěn)定因子,就是基于S參數(shù)計算出來的。
最推薦這種方法,因為可以讓自激無所遁形。
如果沒有矢網(wǎng),也可以用頻譜儀看。放大器的輸入端,接上比較惡劣的負(fù)載,比如說開路負(fù)載,短路負(fù)載,然后看放大器的輸出端有沒有信號。
這種情況下,可能會漏掉自激的放大器。因為開路和短路,雖然惡劣,但也只是選取了兩個負(fù)載而已。
那如果頻譜儀上,看到很多譜,那怎么判定是不是自激呢?
這種事情,我也遇到過,當(dāng)時我的處理方法,是把全套測試設(shè)備給搞到暗室里測了一把。
不過,在文獻(xiàn)中,提出了這樣一種方法,更經(jīng)濟(jì)實惠且便捷。那就是:
將手指放在電路區(qū)域(低電壓和低電流),然后仔細(xì)觀察這些雜散是否改變頻率,如果頻率改變了,那么你看到的是放大器的不穩(wěn)定性,可以通過穩(wěn)定電路來消除。
下次再碰到放大器自激的時候,可以試一試。
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