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博文連載：看一個(gè)TI老工程師如何馴服精密放大器 鑒于反饋通路中相移（或者稱作延遲）引起的諸多問題，我們一直在追求運(yùn)算放大器的穩(wěn)定性。通過上周的討論我們知道，電容性負(fù)載穩(wěn)定性是一個(gè)棘手的問題。 如果受反饋網(wǎng)絡(luò)電阻影響的運(yùn)算放大器輸入電容（加上一些雜散電容）形成的相移或者延遲過大，則簡(jiǎn)易非反相放大器便會(huì)不穩(wěn)定，或者出現(xiàn)大量過沖和振鈴。您可以通過減少該節(jié)點(diǎn)的雜散電容來獲得一定的改善，其可以最小化這種連接的電路板線路面積。使用某個(gè)特定的運(yùn)算放大器時(shí)，輸入電容（差分電容+共模電容）為固定值—您會(huì)受到它的束縛。但是，您可以按比例減小反饋網(wǎng)絡(luò)的電阻值，以保持增益不變。這樣可將該電容所產(chǎn)生的極點(diǎn)頻率移至更高頻率， 并減小延遲時(shí)間常量。本例中，我們將電阻減小至5kΩ 和 10kΩ ，獲得了明顯改善，但仍然產(chǎn)生了約 10% 過沖，并有振鈴出現(xiàn)。另外，它還給運(yùn)算放大器帶來額外的負(fù)載，因此您不能過多地使用這種解決方法。兩個(gè)電阻器的和為運(yùn)算放大器負(fù)載，因此您可能不希望其太低。 
更理想的解決方案可能是一個(gè)與 R2 并聯(lián)的電容器 Cc（請(qǐng)參見圖 2）。當(dāng) R1.Cx= R2.Cc 時(shí)，分壓器獲得補(bǔ)償，并且所有頻率的阻抗比均恒定不變。這樣，反饋網(wǎng)絡(luò)中便沒有相移或者延遲。：）
您可以把這種反饋網(wǎng)絡(luò)比作 10x 示波器探針的補(bǔ)償衰減器（請(qǐng)參見圖 3 ），其概念是一樣的。探針中的可變電容器允許進(jìn)行調(diào)節(jié)， 以讓兩個(gè)時(shí)間常量相等。請(qǐng)注意，這種示波器探針的響應(yīng)從未表現(xiàn)出不穩(wěn)定，即使錯(cuò)誤調(diào)節(jié)時(shí)也是如此。為什么呢？原因是它并沒有在反饋環(huán)路內(nèi)部。
正如讓其中一個(gè)電容器在示波器探針中可調(diào)節(jié)來對(duì)補(bǔ)償進(jìn)行微調(diào)一樣，您也需要對(duì)圖 2 所示 Cc 的值進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于雜散電容存在不確定的影響，因此我們可能無法知道電容 Cx 的準(zhǔn)確大小。另外，您可能希望微調(diào)電路的響應(yīng)來達(dá)到您的要求。這樣做可能會(huì)產(chǎn)生一些過沖，但卻可以獲得更高的速度和更佳的帶寬。 之前，我介紹了不穩(wěn)定性的另一種常見情況，即電容性負(fù)載運(yùn)算放大器。現(xiàn)在，這種解決方案又在環(huán)路中產(chǎn)生了相移（反饋延遲），而其為問題的根源。這一次的情況很復(fù)雜，因?yàn)殚_環(huán)輸出電阻在運(yùn)算放大器內(nèi)部。我們無法穿過該電阻器連接一個(gè)補(bǔ)償電容器。實(shí)際上，它并非為一個(gè)真正的電阻器，它是運(yùn)算放大器電路的一個(gè)“等效”輸出電阻。因此，下次，我們將討論電容性負(fù)載問題。 |
