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Original question:

运放接成正反馈，负反馈的振荡问题

OPA189: OPA189组成的复合运放放大电路

user1993031
Intellectual 420 points

Part Number: OPA189

如上图所示，为SBOA015中的电路。

现在有一个需求，需要对一个直流信号进行12400倍放大，两个运放均采用斩波稳零型运放OPA189。

实际电路设计中R1=1Ω，R2=12.4K，R3=10Ω，R4=12.4K，C=5.7nF。

如此参数下，认为幅频曲线如下图

现在画圈的地方有些不理解：不考虑R1、R2反馈回路时，余下的电路部分幅频增益曲线应该如上图，那么画圈的地方因为一个运放开环主极点和后面运放的零极点原因，画圈部分频段是不是就是正反馈了？

会导致震荡？还是仅影响直流增益？

  • 0
    TI__Guru**** 185470 points

    您好，

    画圈处频段幅值的斜率是-20dB/Decade，是由R3和C1为IC1B建立的积分器响应从该复合增益中衰减形成的；接下来是-40dB/Decade，是IC1A的第一个开环极点将补偿响应斜率返回到–40dB/Decade。在更高的频率下是-20dB/Decade，由于R4的加入，响应零点提供了斜率减小的区域。

    是不是形成正反馈，要看相位变化多少，如果相位变化180°，则形成了正反馈。

    判断是不是稳定，是否会导致震荡，要同时看 相位和幅值：看Aolβ=0dB时相移是不是＜180°，系统稳定所需的相位裕量≥45°。

  • 0 回复 Amy Luo
    Intellectual 420 points

    画圈的地方是-40dB/Decade，闭合点写的斜率为-1，为-20dB/Decade。由于运放主极点通常在10hz左右，所以认为两个极点积累的相移会很快达到180度，只不过1/β的闭合区域前有零点补偿，相位会回来一点。

    现在问题是画圈的-40dB/Decade区域造成的影响。一般非单位增益稳定运放会在高频端-2的开环速率，因此高增益会解决问题。现在这个在高、低频段均有，高频段不会有影响，环路增益已经小于0dB了，低频段怎么分析。

    TI的SBOA015中有一点介绍，不大理解，话说sboa015有中文版的吗？

    TI的培训视频+其它材料有没类似开环曲线的？

  • 0 回复 user1993031
    TI__Guru**** 185470 points

    画圈的地方是-20dB/Decade，不是-40dB/Decade，如下图彩色部分所示，红色线是-40dB/Decade，蓝色线是与红色线平行，所以也是-40dB/Decade，2条绿色线平行是-20dB/Decade，与0dB闭合的斜率是-20dB/Decade。

    抱歉，我没有找到sboa015对应的中文版。

    下面帖子中有 运算放大器稳定性分析(TI合集)，是中文版的，您可以下载下来看：

    https://e2echina.ti.com/support/amplifiers/f/amplifiers-forum/1046/ti

  • 0 回复 Amy Luo
    Intellectual 420 points

    哦，这个可能我的描述不是很清楚。

    SBOA015中单个运放的开环曲线的主极点画的频率很高，所以有你开始的绿色-20bB/10Decade那段。

    我自己计算的把这段没有了。

    不过你的最新回复中蓝色的那段是-40dB/Decade，闭合点在fp,只是想不清楚，闭合速度前的蓝色这段对稳定性和DC增益精度的影响。

  • 0 回复 user1993031
    TI__Guru**** 185470 points

    -40db/decade的闭合速度意味着不稳定，因为它意味着在fcl以前有两个极点，而这可能意味着180°的相移。因此，要将闭合速度降至-20db/decade，这样系统才能稳定。上面链接（运算放大器稳定性分析(TI合集)）有对稳定性分析的详细讲解，您可以细看以了解其前因后果。

  • 0 回复 Amy Luo
    Intellectual 420 points

    运放稳定性合集我看过的，虽然后半部分不大理解。

    我现在关心的是我能保证-20dB/Decade的闭合速率，前面那段蓝色线条明显相移达到180°并且环路增益很高，虽然不在闭合点，会不会有影响？

    如果蓝色在第二段绿色后面，可以证明没影响，因为环路增益小于1了，即使此时相移超过180°。

    难道真的只用关心闭合点的闭合速率和相移，前面的一点都不用考虑吗？

  • +1 回复 user1993031
    TI__Guru**** 185470 points

    如果您要用bode图设计一个系统，那么低频段、中频段和高频段都是要关心的，也就是自动控制理论中的三频段理论；如果您仅用bode 图判断一个系统的稳定性，那么您主要关心闭合点的幅值和相移，也就是幅值裕度和相位裕量。