【導(dǎo)讀】你是否遇到過(guò)這樣的情況：在KTV唱歌時(shí)，當(dāng)麥克風(fēng)位置不合適或者音量過(guò)大時(shí)，喇叭中會(huì)出現(xiàn)一種非常難聽(tīng)的嘯叫，捂住麥克風(fēng)、趕緊降低功放音量、或者將麥克風(fēng)轉(zhuǎn)個(gè)方向，都是我們常用的解決方法。這個(gè)難聽(tīng)的嘯叫，其實(shí)就是放大器的自激振蕩。
你是否遇到過(guò)這樣的情況：在KTV唱歌時(shí)，當(dāng)麥克風(fēng)位置不合適或者音量過(guò)大時(shí)，喇叭中會(huì)出現(xiàn)一種非常難聽(tīng)的嘯叫，捂住麥克風(fēng)、趕緊降低功放音量、或者將麥克風(fēng)轉(zhuǎn)個(gè)方向，都是我們常用的解決方法。這個(gè)難聽(tīng)的嘯叫，其實(shí)就是放大器的自激振蕩。
理論上說(shuō)，自激振蕩是指當(dāng)放大器加電后，還沒(méi)有加載輸入信號(hào)，輸出端就出現(xiàn)了高頻的類似于正弦波一樣的波形。
實(shí)際中，還有另外一種情況，也屬于自激振蕩。當(dāng)輸入某些信號(hào)時(shí)，輸出是正常的，一旦改變輸入信號(hào)幅度或者頻率到某些特定值，輸出波形在原基礎(chǔ)上會(huì)疊加更高頻率的振蕩信號(hào)。
自激振蕩的條件有以下兩點(diǎn)：
1.假設(shè)運(yùn)放的附加相移為 φ A ，反饋網(wǎng)絡(luò)的附加相移為 φ F ，當(dāng)φ A +φ F =-180°，原本的負(fù)反饋，就會(huì)演變成正反饋。如下示意圖:
2.整個(gè)環(huán)路增益必須大于1，才能使得很微小的信號(hào)一旦在環(huán)路中產(chǎn)生，就會(huì)越來(lái)越大。
以運(yùn)放 ADA4899-1 為例，其開(kāi)環(huán)幅頻特性、相頻特性下圖所示。為了分析簡(jiǎn)化，我們假設(shè)運(yùn)放組成了一個(gè)電壓跟隨器，即反饋系數(shù)F=1，φ F=0°。
以下兩種方法判定：
1.假定相移φ A=-180°，在圖中可以找到相頻特性對(duì)應(yīng)點(diǎn)為700MHz，在此頻率下對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線為-3dB，增益環(huán)路<1，故不滿足幅度條件，不會(huì)發(fā)生自激振蕩。
2.假定增益為1，即0dB，找到對(duì)應(yīng)頻率為310MHz，此時(shí)的相移為-123°其相移絕對(duì)值< 180°，因此不可能產(chǎn)生自激振蕩。此相移和-180°的差值，稱為相位裕度，為 57°。
這說(shuō)明，ADA48990-1，在設(shè)計(jì)成跟隨器，且電路布線合乎規(guī)則時(shí)，是不會(huì)發(fā)生自激振蕩的。
增益裕度和相位裕度理解:
相位裕度定義：在運(yùn)放開(kāi)環(huán)增益和開(kāi)環(huán)相移圖中，當(dāng)運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益為 1 時(shí)，開(kāi)環(huán)相移值減去-180°得到的數(shù)值。
增益裕度定義：在運(yùn)放開(kāi)環(huán)增益和開(kāi)環(huán)相移圖中，當(dāng)運(yùn)放的開(kāi)環(huán)相移為-180°時(shí)，增益dB值取負(fù)，或者是增益值的倒數(shù)。
理解：
1.相位裕度和增益裕度越大，說(shuō)明放大器越容易穩(wěn)定；
2.相位裕度可以看作是系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)之前可以增加的相位變化，相位裕度越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定，但同時(shí)時(shí)間響應(yīng)速度減慢了，因此必須要有一個(gè)比較合適的相位裕度。一般在45°左右比較合適。
3. 我們需要注意的是，所有運(yùn)放，在任何頻率下，都只存在滯后相移，即相移為負(fù)值。在極低頻率處，相移接近于 0 且小于 0，隨著頻率的上升，很快相移就進(jìn)入到穩(wěn)定的-90 度，然后走向-180 度甚至-270 度。
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