运放相位补偿电路设计
模电实验模拟运算放大电路(一)
实验目的和要求：① 了解运放调零和相位补偿的基本概念。
② 熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。
③ 熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。
实验原理：预习思考：1、 设计一个反相比例放大器，要求：|A V|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上； 电路图如P20页5-1所示，电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ2、 设计一个同相比例放大器，要求：|A V|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；R F R LVo电源电压为±15V ，R 1=10kΩ，R F =100 kΩ，R L ＝100 kΩ 3、 设计一个电路满足运算关系 VO= -2Vi1 + 3Vi2减法运算电路：1123213111113232)()()(i f i f i f i i O V R R V R R R R R R V R R R V R R R V V -++=++-+=3)()(32131=++R R R R R R f ，0,22211==⇒=R R R R R f f取Ω=Ω=Ω=Ω=K R K R K R K R f 100,0,20,10321实验电路如实验内容：1、反相输入比例运算电路（I ） 按图连接电路，其中电源电压为±15V ，R 1=10 kΩ, R F =100 kΩ, R L =100 kΩ, R P =10 kΩ//100 kΩAR1R F Rp=R F //R1R LVoVi+Vcc-Vcc输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值，此时测出失调电压0.016 V 分析：失调电压是直流电压，将会直接影响直流放大器的放大精度。
直流信号测量：Vi/V V O /V Avf测量值 理论值 -2 14.25 -7.125 -10 -0.5 4.98 -9.96 -10 0.5 -5.02 -10.04 -10 2-12.87-6.435-10实验结果分析：运算放大器的输出电压摆幅受器件特性的限制，当输入直流信号较大时，经过运放放大后的输出电压如果超过V OM ，则只能输出V OM 的值。
运放相位频率补偿电路设计
运放相位频率补偿电路设计Last updated at 10:00 am on 25th December 2020集成运放的内部是一个多级放大器。
其对数幅频特性如图...1所示中的曲线①(实线)。
对数幅频特性曲线在零分贝以上的转折点称为极点。
图中，称P1 P2点为极点。
极点对应的频率称为转折频率，如fp1,fp2,第一个极点，即频率最低的极点称为主极点。
在极点处，输出信号比输入信号相位滞后45°，幅频特性曲线按-20dB/10倍频程斜率变化，每十倍频程输出信号比输入信号相位滞后90。
极点越多，越容易自激，即越不稳定。
为使集成运放工作稳定，需进行相位(频率)补偿。
按补偿原理分滞后补偿、超前补偿及滞后一超前补偿等。
滞后补偿:凡是使相移增大的补偿即被称为滞后补偿。
滞后补偿使主极点频率降低，即放大器频带变窄。
如补偿后只有一个极点，则被称为单极点，如图2.21(a)所示中的曲线②。
超前补偿:凡是使相移减小的补偿即被称为超前补偿，超前补偿使幅频特性曲线出现零点,即放大器频带变宽。
在零点处输出信号比输入信号相位超前45°，幅频特性曲线按+20dB/10倍频程斜率变化。
补偿办法是将零点与补偿前的一个极点重合，如图2.21(a)中的P2点，补偿后的幅频特性曲线如图2.21(a)所示中的曲线③，补偿后频带展宽。
1.输入端的滞后补偿网络(外部滞后补偿)在集成运放的两输入端之问并一串联的电阻(RB)、电容(CB)的网络被称为输入端的滞后补偿。
这种补偿使通频带变窄，适用于对频带要求不高的电路。
这种方法也有助于提高集成运放的上升速率。
RB，CB的估算方法(I)在放大器增益给定的条件下暂时短接CB，在集成运放两输入端之间并联RB，RB的值由大到小的改变，直至放大器进入临界稳定状态。
这时可用示波器看到近似正弦波。
并用示波器水平(时间)轴测出振荡周期，换算出振荡频率fo实际是放大器的放大倍数等于1时的频率。
集成运算放大器应用中的相位补偿及带宽匹配
25科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 信 息 技 术放大器在模拟电路设计中占有非常重要的地位。
在实际电路设计中,电路的频率特性、稳定性往往不能满足设计者的需求,因此为了提高系统的稳定性,需要采用相位补偿技术。
本文是从应用设计的角度出发,针对I-V转换电路、放大电路进行相位补偿、带宽匹配问题进行讨论。
1 相位裕度相位裕度是分析运算放大器稳定性的一个重要参数,相位裕度是指运算放大器开环增益为0dB时的相位与180°的差值。
对于一个固定的运算放大器设计,相位裕度只有一个。
由芯片手册,可知在开环增益为0dB时,AD548的频率约为1MHz,此时的相位值约为40°,故相位裕度为140°。
2 相位补偿本文对某光强采集系统相位补偿及带宽匹配进行讨论,如图1所示。
2.1电路振荡的原因光敏二极管(PD管)是具有代表性的光电传感器,常用于光强测量系统。
当增大反馈电阻R1时,会引起振荡。
集成放大器都有输入寄生电容,使得电路的稳定性变差。
由于输入寄生电容C in 和反馈电阻R1构成了新的频率特性转折点,导致相位滞后而引起振荡。
转折点的频率f p =1C π21inR 。
由于A D 548的组合频率f T =1M H z ,则f p<<f T ,因此非常容易振荡。
通常相位裕度在45°以上时非常稳定。
2.2相位补偿来提高稳定性在I-V转换的基本电路中,由于输入寄生电容使相位滞后,电路变得容易振荡。
为了提高系统稳定性,用超前相位补偿来补偿滞后的相位。
相位补偿常采用的是在反馈电阻上并联上相位补偿电容C1(如图1所示)。
经过了相位补偿后,相位裕度m =69.9°>45°,此时系统比较稳定。
此时零点频率f z =1121R C 。
当C1=100pF时,f z =16kHz。
另外实际的传感器也含有电容成分。
运放电路的补偿
运放电路的补偿运放电路是电子技术中非常重要的一个组成部分。
运用它可以达到电信号处理、放大等的目的。
但是在使用运放电路的过程中，我们可能会遭遇到一些问题，其中一个较为常见的问题就是它的补偿。
那么，如何进行运放电路的补偿呢？第一步：了解什么是运放电路的补偿在使用运放电路时，我们经常会发现在输入信号频率过高时输出信号会出现失真、振荡等问题。
这是由于运放本身的带宽限制，导致它无法完全跟随高频信号的变化而输出对应的信号。
这种现象就是常说的“运放电路失真”，需要进行补偿来解决这个问题。
第二步：有选择性地增加电容运放电路的失真现象是由带宽限制引起的，因此我们可以通过增加运放器件内部的电容来提高运放电路的带宽，减少失真。
具体实现方法可以利用内部的补偿电容靠近某些特定引脚，或者通过外部接入一个反馈电容或电容发生器来进行补偿。
其中，增加的电容需要根据实际情况调整大小，过小则达不到补偿效果，过大会使交流增益下降、相位延迟等问题更加严重。
第三步：调整电容和电阻除了增加电容外，我们还可以通过调整电容和电阻来进行运放电路的补偿。
其中，常见的是利用双电容电路实现补偿。
通过改变反馈电容和输入电容的值，并调整它们与固定电阻之间的比例关系，就可以完成运放电路的补偿。
第四步：增加电感和补偿电容如果上述方法都不能解决失真问题，我们可以利用外部增加一个补偿网络来进行补偿。
这个补偿网络通常由一个单纯的电感串联一个电容组成（LC串联电路）。
其中电感的作用是延迟输入端信号，电容的作用是提高输出端频响。
值得注意的是，串联的电感和电容需要根据实际情况调整，同时还需要避免和运放的特性参数发生冲突，否则会引起新的失真问题。
最后，需要指出的是，不同的运放器件具有其特殊的失真特性和补偿方法，所以在实际使用过程中需要根据不同的运放器件进行相应的补偿。
同时还需要进行实际测试，根据实际情况调整补偿电路并进行优化，最终得到高性能、稳定可靠的运放电路。
运算放大器的相位补偿
运算放大器的相位补偿
运算放大器的相位补偿是一种技术，用于调整运算放大器的频率响应，以获得所需的频率特性。
相位补偿可以通过以下几种方法实现：
1.超前补偿：通过在运算放大器的反馈回路中加入超前补偿网络，可以减小相位滞后，提高电路的稳定性。
超前补偿网络通常由电阻和电容组成，可以调整电阻和电容的值，以获得所需的频率特性。
2.滞后补偿：通过在运算放大器的反馈回路中加入滞后补偿网络，可以增大相位滞后，从而降低电路的增益，提高电路的稳定性。
滞后补偿网络通常由电阻和电容组成，可以调整电阻和电容的值，以获得所需的频率特性。
3.超前-滞后补偿：通过在运算放大器的反馈回路中同时加入超前补偿网络和滞后补偿网络，可以同时调整相位超前和相位滞后，以获得更好的频率特性。
超前-滞后补偿通常用于复杂的应用场景，需要仔细调整各个参数。
在进行相位补偿时，需要注意以下几点：
1.补偿网络的元件值需要精确匹配，以确保获得所需的频率特性。
2.补偿网络的连接方式需要正确，以避免对电路造成不良影响。
3.补偿网络的位置需要合理选择，以确保对电路的频率响应进行有效的调整。
总之，相位补偿是运算放大器设计中非常重要的技术之一，可以有效地调整电路的频率响应，以获得所需的频率特性。
在实际应用中，需要根据具体的应用场景选择合适的补偿方法，并进行仔细的参数调整。
运放电路的补偿
运放电路的补偿
运放电路的补偿是一项非常重要的工作，可以大大提高电路的性能和稳定性。
在运放电路中，如果没有正确地进行补偿，就会出现稳定性问题和失真问题，影响电路的工作效果。
因此，对于运放电路的设计和调试中，补偿是一个必要的步骤。
运放电路的补偿主要包括两种方式：外部补偿和内部补偿。
其中，外部补偿主要是通过添加电容或电阻来实现的，可以有效地提高电路的相位裕度和增益裕度。
内部补偿则是通过内部电路设计和参数调整来实现的，能够更好地控制电路的稳定性和失真程度。
在进行运放电路的补偿时，需要注意以下几点：首先，要选择合适的补偿方法和参数，根据电路的实际情况进行调整；其次，要注意补偿对电路的影响，避免出现不必要的失真和稳定性问题；最后，要进行充分的测试和验证，确保电路的性能和稳定性达到要求。
总之，运放电路的补偿是一个非常重要的工作，可以大大提高电路的性能和稳定性。
正确地进行补偿设计和调试，可以有效地避免电路出现问题，保证电路的正常工作。
- 1 -。
运算放大器输入电容补偿电路的设计与测试(分析“增益”文档)共16张PPT
电压反馈(VFB)运放的环路增益
环路增益等于开环增益与闭环增益之差，或者等于输入信号通过放大器并由反馈网络返回至输入端的总增益。
噪声增益An
• 噪声增益指运放中的噪声源增益，它反映了放大 器的输入失调电压和电压噪声对输出的影响。噪 声增益的等式与上述同相放大器的信号增益等式 相同。噪声增益非常重要，因为它被用来确定电 路稳定性。另外，噪声增益还是在波特图中使用 的闭环增益，波特图可以向电路设计工程师提供 放大器的最大带宽和稳定性信息。环路增益等于 开环增益与闭环增益之差，或者等于输入信号通 过放大器并由反馈网络返回至输入端的总增益。
互阻抗(跨阻)放大器
1/ β =1+Z2/Z1
Z1=Ri//(1/j2πfCn)
另外，噪声增益还是在波特图中使用的闭环增益，波特图可以向电路设计工程师提供放大器的最大带宽和稳定性信息。
Ci的存在产生了一个反馈极点，它带来的相位滞后会降低电路的相位裕量。Z2=R1//(1/j2πfCf)
噪声增益的等式与上述同相放大器的信号增益等式相同。 AVOL的范围很大，在数据表中它通常以最小/最大值给出。
电压反馈运放的增益带宽积
• 在一个波特图中画出运放的开环增益和 噪声增益曲线，两者的交叉点决定了最 大带宽或放大器的闭环频率(fCL)(图4)。 这两条曲线的交叉点在波特图增益轴(纵 轴)上处于比最大增益小3dB的位置上。 事实上，噪声增益渐近地逼近开环增益。 渐近响应和真实响应在fCL上下各一个倍 程上之差将为1dB。
C在i的一存个在波产特生图了中一画个出反运馈放极的点开，环它增带益来和的噪相声位增滞益后曲会线降，低两电者路的的交相叉位点裕决量定。A了i最dea大l=带1/宽β或放大器的闭环频率(fCL)(图4)。
差分运放的相位补偿
差分运放的相位补偿
差分运放是一种常用于信号放大和滤波的电路，具有高输入阻抗、低
噪声、高增益等优点。
但是，在实际应用中，差分运放会存在相位差
的问题，这可能会导致信号失真或不稳定性。
为了解决这个问题，我
们需要进行相位补偿。
相位补偿是指通过调整信号的相位，使得信号的输出和输入在相位上
保持一致。
通常有两种方法可以实现相位补偿：被动相位补偿和主动
相位补偿。
被动相位补偿是指通过添加电阻、电容等被动元件来调整电路的相位，这种方法比较简单，但是对于频率变化较大的信号不太适用。
主动相位补偿则是通过引入辅助电路来进行相位校正。
常见的有两种
方法：一是通过直接加入一个相位校正器，二是采用自适应的方法来
进行相位校正。
其中，自适应方法通过对差分信号进行不断比较、调
整来实现相位校正，具有更高的精度和适应性。
在进行差分运放相位补偿时，需要注意几点。
首先要选择合适的相位
补偿电路，并根据实际情况进行调整。
其次，要保证补偿电路的稳定
性和可靠性，避免出现信号失真、偏移等问题。
最后，在使用自适应
相位补偿时，需要保证差分信号的频率范围和幅值范围在适当的范围内，避免出现过度调整等问题。
总的来说，差分运放相位补偿是一个比较复杂的问题，需要根据具体情况进行选择和调整。
掌握合适的相位补偿方法，加以实践，可以有效提高电路的性能和稳定性。
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集成运放的内部是一个多级放大器。
其对数幅频特性如图...1所示中的曲线①(实线)。
对数幅频特性曲线在零分贝以上的转折点称为极点。
图中，称P1 P2点为极点。
极点对应的频率称为转折频率，如fp1,fp2,第一个极点，即频率最低的极点称为主极点。
在极点处，输出信号比输入信号相位滞后45°，幅频特性曲线按-20dB/10倍频程斜率变化，每十倍频程输出信号比输入信号相位滞后90。
极点越多，越容易自激，即越不稳定。
为使集成运放工作稳定，需进行相位(频率)补偿。
按补偿原理分滞后补偿、超前补偿及滞后一超前补偿等。
滞后补偿:凡是使相移增大的补偿即被称为滞后补偿。
滞后补偿使主极点频率降低，即放大器频带变窄。
如补偿后只有一个极点，则被称为单极点，如图(a)所示中的曲
线②。
超前补偿:凡是使相移减小的补偿即被称为超前补偿，超前补偿使幅频特性曲线出现零点,即放大器频带变宽。
在零点处输出信号比输入信号相位超前45°，幅频特性曲线按+20dB/10倍频程斜率变化。
补偿办法是将零点与补偿前的一个极点重合，如图(a)中的P2点，补偿后的幅频特性曲线如图(a)所示中的曲线③，补偿后频带展宽。
1.输入端的滞后补偿网络(外部滞后补偿)
在集成运放的两输入端之问并一串联的电阻(RB)、电容(CB)的网络被称为输入端的滞后补偿。
这种补偿使通频带变窄，适用于对频带要求不高的电路。
这种方法也有助于提高集成运放的上升速率。
RB，CB的估算方法(I)
在放大器增益给定的条件下暂时短接CB，在集成运放两输入端之间并联RB，RB的值由大到小的改变，直至放大器进入临界稳定状态。
这时可用示波器看到近似正弦波。
并用示波器水平(时间)轴测出振荡周期，换算出振荡频率fo实际是放大器的放大倍数等于1时的频率。
补偿电容CB的值可按下式估算，即
CB》1/(RB*f)
2. 反馈端超前补偿
将补偿电容并在闭环放大器的外部反馈电阻上。
其补偿原理如图（a）所示的曲线③。
这种补偿叮以展宽高频带宽，电路图如图所示。
(1)抵消第二个极点的补偿
(2)削弱输入分布电容影响的补偿
将补偿电容并在闭环放大器的外部反馈电阻上，使输入信号在高频时能直接耦合到输出端，削弱输入分布电容的影响，改善电路的高频特性，电路图如图所示。
补偿条
件为
RF*CB = Rr*Cr
式中，r为输入端分布电容。