负反馈放大电路的自激振荡及消除方法
如何避免运放负反馈产生的自激振荡
1、选择合适的增益，选择合适的增益电阻对任何一个选定的运放，在它能够实现的最小增益的基础上，适当提高闭环增益，可以有效提高系统稳定性。
增益电阻尽量选择小的，以降低CIN-的作用。
2、设计PCB图时，尽量减小杂散电容，特别是CIN-电路板设计时一般都会需要进行覆铜操作，覆铜操作的本质目的是增大地线面积，进而减小地线电阻和电感。
但是覆铜操作也会带来两个问题：第一，它与同层信号线之间就形成了很长很长很长的近距离间隙，也就是很大的电容，如下图 1 中的 C1。
第二，它与其他层的信号线形成了层间电容，如图 1 的C2，这些杂散电容，都会引起系统不稳定。
图 1因此，在电路设计时，注意以下几点：•运放负输入端及其连接线的下方，绝对不要覆铜，或者覆铜后实施挖空操作。
图 2 给出了一个PCB布线挖空覆铜的实例；•运放负输入端、输出端及其连接线的同层周边，一定要与覆铜保持足够大的间距。
间距大了，覆铜就会减小；•环路中的电阻，尽量不要使用电位器。
图 23、尽量不要驱动大电容负载，必须驱动大电容负载的，使用裕度大的运放。
或者串联隔直电阻。
图 3有些电路并没有使用大电容负载，PCB 布线也符合规则。
但在使用示波器观察输出波形的时候却发生了振荡。
此时需要注意的是，示波器使用的电缆线，是存在输入电容的，这些输入电容可能导致运放振荡。
解决的方法也很简单，将输出点串联一个隔直电阻RISO，比如50Ω，再连到示波器的电缆线上即可。
这样间接说明第 3 点的解决思路，当运放输出接大电容负载时，可以在运放输出端和大电容之间串一个隔直电阻。
如图 3 所示。
差分信号介绍一个差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。
从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。
在某些系统里，系统'地'被用作电压基准点。
当'地'当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。
我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。
自激振荡的产生和消除
运放震荡自激原因及解决办法分类：信号完整性运放2011-07-10 21:10 10663人阅读评论(0) 收藏举报360工作测试网络闭环增益G=A/(1+FA)。
其中A为开环增益，F为反馈系数，AF为环路增益A(开环增益) = Xo/XiF(反馈系数)=Xf/Xo运放震荡自激的原因：1、环路增益大于1 (|AF|》1)2、反馈前后信号的相位差在360度以上，也就是能够形成正反馈。
参考《自控原理》和《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》在负反馈电路时，反馈系数F越小越可能不产生自激震荡。
换句话说，F越大（即反馈量越大），产生自激震荡的可能性越大。
对于电阻反馈网络，F的最大值是1。
如果一个放大电路在F=1时没有产生自激振荡，那么对于其他的电阻反馈电路也不会产生自激振荡。
F=1的典型电路就是电压跟随电路。
所以在工作中，常常将运放接成跟随器的形式进行测试，若无自激再接入实际电路中自激振荡的引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈电容,以及多级运放通过电源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输出的信号,通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡.重要的概念相位裕度---如下图所示，显然我们比较关心当20lg|AF|=0时，相位偏移是否超过180运放震荡原因：1. 可能运放是分布电容和电感引起的 ----------------可通过反馈端并联电容，抵消影响。
2. 运放驱动容性负载导致。
---------------------------可在运放输出端先接入一个电阻，再接负载。
运算放大电路可能遇到自激振荡和阻塞现象解决办法
运算放大电路1.运放的阻塞现象和自激振荡及它们消除措施电路图集成运放出现阻塞现象时，放大电路将失往放大能力，相当于信号被运放阻断一样。
例如电压跟随器就常发生阻塞现象，这是由于跟随器的输进、输出电压幅度相等，其输进信号的幅度一般较大(跟随器作为输出级时)，假如运放输进级偏置电压不大于输进信号的峰一峰值，则输进级在输进信号峰值时会变为饱和状态，当出现饱和时，输进、输出电压变为同相，负反馈就变为正反馈。
显然，正反馈将导致输进级一直处于饱和状态，输进信号将不能正常输出，这就造成了阻塞现象。
为了进一步说明阻塞现象的成因，举例如下：图(a)为晶体管输进型运放的输进级电路，现假定共模输进电压范围小于+8V，并假定输出信号的电压振幅为+14V。
若运放接成电压跟随器，参见图(b)，现有一个大于8V的信号加于同相输进端(对应③脚)，当输进信号处于正半周时，输出电压V o也为正值，这个电压V o经反馈加在输进差动放大电路Q2的基极，此时Q2将处于饱和导通状态(集电结处于正向偏置)，因此+Vs通过Q2的集电极电阻直接加在运放的输出端，使运放出现阻塞现象。
一旦发生阻塞，只能采用切断电源的方法来破坏正反馈。
即为恢复运放正常工作，需暂时切断电源。
这种阻塞现象具有极大的危险性，它可能使器件迅速损坏，其原因是：由图(a)知输进级采用NPN型晶体管组成差动放大电路，由于输进信号幅度超过共模电压的答应范围，电路将在信号正峰值时出现阻塞，若信号源内阻较低，反馈电阻也较小，流过Q2集电结的电流就过大，有可能烧坏晶体管Q2，使集成运放损坏。
另外，在输出端上不论什么原因产生的输出瞬时过压也会造成阻塞现象。
消除阻塞现象的方法一般可分为两类：限制输进电压法和防止输出瞬时过压法。
图(b)所示电路即为限制输进电压钳位法，图中±Vcm 为共模输进电压上、下限极限值，运用二极管D1和D2实现将输进电压钳位在±Vcm之间。
这个方法具有通用性。
负反馈放大电路中自激振荡的消除方法--超前补偿
负反馈放大电路中自激振荡地消除方法超前补偿
如果改变负反馈放大电路中环路增益点地相位，使之超前，也能破坏其自激振荡地条件，使，这种补偿方法称为超前补偿法.通常将超前补偿电路接于反馈网络中，如图（）所示. >
未加补偿电路前，该放大电路地反馈系数为
加了补偿电路后，该电路地反馈系数为
式中 > ，，显然有 .
()
()
图
图（）是地波特图.从相频特性曲线可知，在、之间，相位超前，最大超前相移为°.如果补偿前 ; ; ，且; ，那么补偿后，将因φ 地超前相移而增大，当参数选得合适时，可以做到使; ，从而消除电路地自激振荡.。
负反馈电路自激振荡条件
负反馈电路自激振荡条件引言：负反馈电路是一种常见的电子电路，其作用是减小电路的非线性失真、提高稳定性和增加增益带宽积。
然而，当负反馈电路中存在某些特定条件时，会引发自激振荡现象。
本文将探讨负反馈电路自激振荡的条件。
一、负反馈电路的基本原理负反馈电路是通过将电路输出端的一部分信号反馈到输入端，从而减小电路的非线性失真。
在负反馈电路中，输出信号与输入信号之间存在一个负反馈环路，通过该环路，输出信号的一部分被反馈到输入端，与输入信号相减，形成负反馈。
二、负反馈电路的稳定性负反馈电路的稳定性是指在输入信号发生变化或环境条件改变时，输出信号能够保持稳定。
负反馈电路通过降低电路的增益，增加电路的稳定性。
然而，在某些特定条件下，负反馈电路会出现自激振荡现象。
三、负反馈电路自激振荡的条件当负反馈电路的相位移量等于360度时，就有可能发生自激振荡现象。
具体来说，以下是负反馈电路自激振荡的条件：1. 相位移量为360度：负反馈电路的输出信号必须经过放大和反相处理，使其相位与输入信号相差180度。
同时，负反馈电路的反馈通路也必须具有相位移量。
当输出信号经过反馈回到输入端后，如果相位移量等于360度，就会引发自激振荡。
2. 放大倍数大于1：负反馈电路中，放大倍数必须大于1，才能产生反馈效果。
如果放大倍数小于1，则无法实现负反馈，自然也不会发生自激振荡。
3. 反馈通路增益大于1：负反馈电路中，反馈通路的增益必须大于1，才能产生足够的反馈信号。
如果反馈通路的增益小于1，则无法实现负反馈，自激振荡也不会发生。
四、负反馈电路自激振荡的影响负反馈电路自激振荡现象会导致电路的不稳定，产生频率可变的振荡信号。
这种振荡信号会干扰其他电路的正常工作，影响整个系统的性能。
因此，我们需要避免负反馈电路的自激振荡。
五、避免负反馈电路自激振荡的方法为了避免负反馈电路的自激振荡现象，我们可以采取以下方法：1. 选择合适的放大器：选择具有稳定性好、频率响应宽、相位移量小的放大器，可以有效降低自激振荡的概率。
负反馈电路自激振荡平衡条件
负反馈电路自激振荡平衡条件负反馈电路是一种常见的电路结构，它可以通过将一部分输出信号反馈到输入端，来减小电路的非线性失真和噪声。
然而，在某些情况下，负反馈电路可能会出现自激振荡的现象，这会导致电路的性能下降，甚至损坏电路元件。
因此，了解负反馈电路自激振荡的平衡条件是非常重要的。
负反馈电路自激振荡的原因是电路中存在一个正反馈回路，这个回路会使得电路的输出信号不断放大，最终导致自激振荡。
为了避免这种情况的发生，需要满足一定的平衡条件。
首先，负反馈电路的增益必须小于1。
这是因为如果电路的增益大于1，那么即使有一点点的正反馈，也会导致电路的输出信号不断放大，最终导致自激振荡。
因此，为了避免这种情况的发生，负反馈电路的增益必须小于1。
其次，负反馈电路的相位差必须小于180度。
这是因为如果电路的相位差大于180度，那么即使有一点点的正反馈，也会导致电路的输出信号不断放大，最终导致自激振荡。
因此，为了避免这种情况的发生，负反馈电路的相位差必须小于180度。
最后，负反馈电路的反馈信号必须足够强。
这是因为如果反馈信号太弱，那么即使有一点点的正反馈，也会导致电路的输出信号不断放大，最终导致自激振荡。
因此，为了避免这种情况的发生，负反馈电路的反馈信号必须足够强。
总之，负反馈电路自激振荡的平衡条件是电路的增益小于1，相位差小于180度，反馈信号足够强。
只有满足这些条件，才能保证负反馈电路不会出现自激振荡的现象。
因此，在设计负反馈电路时，需要注意这些平衡条件，以确保电路的性能和稳定性。
负反馈放大电路的自激振荡及消除方法
上式表明，最大附加相移为－180º ，不满足起振条件，闭 环后一定不会产生自激振荡，电路稳定。
RC 滞后补偿与简单滞后补偿比较
补偿前
简单补偿后 的幅频特性
RC滞后补偿后 的幅频特性
滞后补偿法消振均以频带变窄为代价，RC滞后补偿较 简单电容补偿使频带的变化小些。 为使消振后频带变化更小，可考虑采用超前补偿的方 法，略。
环路放大倍数AF越大，越容易满足起振条件， 闭合后越容易产生自激振荡。
放大电路的级数越多，耦合电容、旁路 电容越多，引入的负反馈越深，产生自激 振荡的可能性越大。
三、负反馈放大电路稳定性的判断
已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。 使环路增益下降到0dB的频率，记作fc； 使φA＋φF＝(2n＋1)π 的频率，记作f0。
F 1 A
二、负反馈放大电路稳定性的分析
设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。 ①附加相移由放大电路决定; ②振荡只可能产生在高频段。
对于单管放大电路:
' 0 f 时， A 90 ， A
因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。 ' 0 f 时， ， A 对于两级放大电路: A 180
讨论一
试问电路闭环后会产生自激振荡吗？若已知反馈网络 100 dB ，则使电路不产生自 为纯电阻网络，且 20 lg A 的上限值为多少？ 激振荡的 20 lg F
讨论二
判断电路引入负反馈后有可能产生自激振荡吗？ 如可能，则应在电路的哪一级加补偿电容？
输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自 激振荡。
3. 自激振荡的条件
0时，X 维持X X i o o
F A X X o o
负反馈放大电路自激振荡产生原因及消除方法探讨
负反馈放大电路自激振荡产生原因及消除方法探讨
负反馈放大电路自激振荡产生的原因
1. 相位延迟：负反馈放大器中使用的反馈网络可能引入相位延迟，这会导致反馈信号与输入信号之间的相位差超过180度，从而产生自激振荡。
2. 反馈网络频率响应：反馈网络可能引入不稳定的频率响应，使得放大电路在某些频率上产生正反馈，导致自激振荡。
3. 线路耦合：放大电路中的不完全隔离的耦合元件（例如电感、电容等）可能引入正反馈，从而导致自激振荡。
负反馈放大电路自激振荡的消除方法
1. 增大带宽：在设计负反馈放大电路时，可以选择高带宽的放大器和反馈网络，以减小相位延迟和频率响应的影响。
2. 调整相位：通过调整反馈网络的相位延迟，使反馈信号与输入信号的相位差稳定在180度以下，从而防止自激振荡的产生。
3. 添加稳定器：在放大电路中添加稳定器，可以减小放大器的正反馈增益，在一定范围内保持负反馈，以防止自激振荡。
4. 良好的布线和接地：合理设计和布线可以减小线路耦合的影响，从而降低自激振荡的可能性。
5. 使用抗激励装置：在放大电路中添加抗激励装置，通过主动抑制自激振荡的产生，例如在放大器输入端加入一个抗激励电路。
需要注意的是，负反馈放大电路自激振荡的具体原因和消除方法可能因具体的电路结构和元件选择而有所不同，因此在实际应用中，需要根据具体情况进行分析和处理。
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' 1 fH 2 补偿后产生系数： ，取代 f f 1 j ' 1 j f H1 f H1
1 j
f
若f
' H2
F A m m F f H 2，则 A f f (1 j ' )(1 j ) f H1 f H3
上式表明，最大附加相移为－180º ，不满足起振条件，闭 环后一定不会产生自激振荡，电路稳定。
RC 滞后补偿与简单滞后补偿比较
补偿前
简单补偿后 的幅频特性
RC滞后补偿后 的幅频特性
滞后补偿法消振均以频带变窄为代价，RC滞后补偿较 简单电容补偿使频带的变化小些。 为使消振后频带变化更小，可考虑采用超前补偿的方 法，略。
补偿前
补偿后
滞后补偿法是 以频带变窄为代 价来消除自激振 荡的。 最大附加相 移为-135° 具有45°的相位 裕度，故电路稳定
2. 密勒补偿
在最低的上限频率所 在回路加补偿电容。
C'
补偿前
C' (1 k )C
在获得同样补偿的 情况下，补偿电容比 简单滞后补偿的电容 小得多。
补偿后
3. RC 滞后补偿：在最低的上限频率所在回路加补偿。
ห้องสมุดไป่ตู้
fc
f0
fc
f0
三、负反馈放大电路稳定性的判断
满足起 振条件
fc
f0
fc
f0
电路不稳定
电路稳定
f0＜ fc，电路不稳定，会产生自激振荡； f0 ＞ fc， 电路稳定，不会产生自激振荡。
稳定裕度
幅值裕度
fc Gm f0 φm
Gm≤－10dB，且 φm≥45º ，负反馈放大 电路才具有可靠的稳 定性。
电路稳定
相位裕度
四、消除自激振荡的方法
常用的方法为滞后补偿方法。 设放大电路为直接耦合方式，反馈网络为电阻网络。
1. 简单滞后补偿
20lg│AF│ －20dB/十倍频 －40dB/十倍频 －60dB/十倍频
..
F A
F A m m f f f (1 j )(1 j )(1 j ) f H1 f H2 f H3
在最低的上限频率所在回 路加补偿电容。 补偿电容
O
f
' H1
fH1
fH2
fH3
f
1. 简单滞后补偿
F A F A m m f f f (1 j ' )(1 j )(1 j ) f H1 f H2 f H3
F 0dB。 补偿后，当 f f H2时， 20 lg A
因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。 0 对于三级放大电路: f 时， ' 270 ， A
A
对于产生－180º 附加相移的信号频率，有可能满足起振条 件，故引入负反馈后可能振荡。
什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？
三级或三级以上的直接耦合放大电路引入负 反馈后有可能产生高频振荡；同理，耦合电容、 旁路电容等为三个或三个以上的放大电路，引 入负反馈后有可能产生低频振荡
F 1 A
二、负反馈放大电路稳定性的分析
设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。 ①附加相移由放大电路决定; ②振荡只可能产生在高频段。
对于单管放大电路:
' 0 f 时， A 90 ， A
因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。 ' 0 f 时， ， A 对于两级放大电路: A 180
环路放大倍数AF越大，越容易满足起振条件， 闭合后越容易产生自激振荡。
放大电路的级数越多，耦合电容、旁路 电容越多，引入的负反馈越深，产生自激 振荡的可能性越大。
三、负反馈放大电路稳定性的判断
已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。 使环路增益下降到0dB的频率，记作fc； 使φA＋φF＝(2n＋1)π 的频率，记作f0。
讨论一
试问电路闭环后会产生自激振荡吗？若已知反馈网络 100 dB ，则使电路不产生自 为纯电阻网络，且 20 lg A 的上限值为多少？ 激振荡的 20 lg F
讨论二
判断电路引入负反馈后有可能产生自激振荡吗？ 如可能，则应在电路的哪一级加补偿电容？
' X X X i i f
对 f=f0的信号，净输入量是输入量与反馈量之和。
' X X X i i f
在电扰动下，如合闸通电，必含有频率为f0的信号， 对于f = f0 的信号，产生正反馈过程
X X ' X X o f i o
7.5 负反馈放大电路的自激振荡及 消除方法
一、产生自激振荡产生的原因及条件 二、负反馈放大电路稳定性的分析 三、负反馈放大电路稳定性的判断 四、消除自激振荡的方法
一、自激振荡产生的原因及条件
1. 现象：输入信号为0时，输出有一定幅值、一 定频率的信号，称电路产生了自激振荡。 负反馈放大电路自激振荡的频率在低频段或高 频段。 2. 原因 在低频段或高频段，若存在一个频率f0，且当 f ＝ f0 时附加相移为±π，则
输出量逐渐增大，直至达到动态平衡，电路产生了自 激振荡。
3. 自激振荡的条件
0时，X 维持X X i o o
F A X X o o
F 1 A A F (2n 1) π
F ＝ 1 A
(n为整数 )
由于电路通电后输出量有一个从小到大直至稳幅的 过程，起振条件为