使用运放构成电压跟随器的稳定性问题

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a：

对于采用负反馈的放大电路，如何减少振荡以保持稳定，目前尚无定论。电压跟随器也不例外。（fig

1.）

运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相，即，当负输入端的印加电压引起输出增大时，运算放大器能够相应地使增加的电压降低。不过，运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出之间的相位相差180°时，负输入与正输入正好相同，原本应该减少的输出却得到了增强。（成为正反溃的状态。）如果在特定频段陷入这一状态，并且仍然保持原有振幅，那么该输出频率和振荡状态将一直持续下去。

fig

1.电压跟随器和反馈环路

2.输入输出端出现相位差的主要原因

其原因大致可分为两种:

1，由于运算放大器固有的特性

2，由于运算放大器以外的反馈环路的特性

2.1.运算放大器的特性

fig2a及fig2b分别代表性地反映了运算放大器的电压增益—频率特性和相位—频率特性。

数据手册中也有这两张曲线图。

如图所示，运算放大器的电压增益和相位随频率变化。运算放大器的增益与反馈后的增益（使用电压跟随器时为0db）之差，即为反馈环路绕行一周的增益（反馈增益）。如果反馈增益不足1倍（0db），那么，即使相位变化

180o，回到正反馈状态，负增益也将在电路中逐渐衰减，理论上不会引起震荡。

反而言之，当相位变化180o后，如频率对应的环路增益为1倍，则将维持原有振幅；如频率对应的环路增益为大于1倍时，振幅将逐渐发散。在多数情况下，在振幅发散过程中，受最大输出电压等非线性要素的影响，振幅受到限制，将维持震荡状态。

为此，当环路增益为0db时的频率所对应的相位与180o之间的差是判断负反馈环路稳定性的重要因素，该参数称为相位裕度。（fig2b.）

如没有特别说明，单个放大器作为电压跟随器时，要保持足够相位裕度的。注：

数据手册注明「建议使用6ｄb以上的增益」的放大器，不可用作电压跟随器。

2.2.运算放大器周边电路对反馈环路的影响

在实际应用中，构成电压跟随器并非象fig

1.那样简单地将输入端和输出端直接连接在一起。

至少输出端是与某个负载连接在一起的。因此，必须考虑到该负载对放大器的影响。

例如，如fig

3.所示，输出端和接地之间接电容时，这一容量与运算放大器的输出电阻构成的常数造成相位滞后。

（fig2b.所示之状态可能变化为fig2c所示之状态）这时，环路增益在输出电阻和c的作用下降低。同时，相位和增益之间不再有比例关系，相位滞后成为决定性因素，使反馈环路失去稳定，最糟糕时可能导致震荡。单纯地在输出端

和接地之间连接电容，构成电压跟随器时，每种运算放大器之间的稳定性存在差异。

fig

4.为输入端需要保护电阻的运算放大器可能发生的问题。

为解决fig

3.出现的问题，可采用fig

5.(a)、(b)所示之方法。(a)图中插入r，消除因cl而产生的反馈环路相位滞后。（在高频区，r作为运算放大器的负荷取代了cl而显现出来。）(b)则用c1来消除cl造成的相位滞后。

为解决fig

4.的问题，则可在输入保护电阻上并联一个尺寸适当的电容。一般被叫做“输入电容取消值”的近似值约为10pf～100pf。