放大电路将产生自激振荡

(a)电容补偿
(b)电容一电阻补偿
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
二、超前补偿
若改变负反馈放大电路在环路增 益为0dB点的相位，使之超前，也能 破坏其自激振荡条件，使 f0 ＞ fc。通 常将补偿电容加在反馈回路。
综上所述，无论是滞后补偿还是超前补偿，都可以用很简单的电路来 实现。补偿后对带宽的影响由小到大依次为超前补偿、RC滞后补偿、电容 滞后补偿。
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
6.3 负反馈放大电路稳定性的判断
利用负反馈放大电路回路增益 AF的波特图，分析是否同时满足自 激振荡的幅度和相位条件。
一、判断方法
满足自激振荡的幅度条件频率为fc 满足自激振荡的相位条件频率为fo
因为存在fo，且fo＜fc，则电路不稳定。
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所以︱F︱＜0.001
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6.5 低频自激振荡的消除方法（补充）
1.低频自激振荡的产生 放大电路也有可能产生低频自激振荡，主要由直流
电源耦合引起的，由于直流电源对各级供电，各级的交 流电流在电源内阻上产生的压降就会随电源供电而相互 影响，能使级间形成正反馈而产生自激振荡。
一、判断方法
虽然存在fo，但fo ＞ fc，则电路稳定， 不产生自激振荡。
判断方法小结如下： （1）若不存在 fo ，则电路稳定 （2）若存在 fo，且 fo ＜ fc ，则电路不稳定，必然 产生自激振荡。
若存在 fo ，但fo＞ fc ，则电路稳定，不产生 自激振荡。
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1 AF 1 。
当 1 AF 0 时 Af ，说明，此时放大电路没有输入信号，但仍有
一定的输出信号，因此产生了自激振荡。
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自激振荡过程如下：
Xo
Xf
Xi
Xo
二、自激振荡的平衡条件
1 AF 0 即： AF 1 AF 1____幅值条件
fc fc
一般要求 Φm ≥ 45
f /Hz fo Gm fo
f /Hz
m
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6.4负反馈放大电路自激振荡的消除方法
为保证放大电路稳定工作，对于三级或三级以上的负反馈放大电路，需 采取适当措施破坏自激振荡的幅度条件和相位条件。
最简单的方法是减小反馈系数或反馈深度，使得在满足相位条件时不 满足幅度条件。
可见，在低、高频段，放大电路分别产生了 0 ~ + 90 和 0 ~ -90 的附加相移。
两级放大电路将产生 0 ~ 180 附加相移；三级放大电路将产生 0 ~ 270
的附加相移。 对于多级放大电路，如果某个频率的信号产生的附加相移为 180o，而反馈网络
为纯电阻，则：
arctanAF 180
满足自激振荡的相位条件，如果同时满足自激振荡的幅值条件，放大电路将产 生自激振荡。
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结论：
单级放大电路不会产生自激振荡；
两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽然满 足相位条件，但不满足幅度条件，所以也不会产生自激振 荡；
但三级放大电路，在深度负反馈条件下，对于某个频 率的信号，既满足相位条件，也满足幅度条件，可以产生 自激振荡。
2. 相位裕度Φm 当 f = fc 时，
20lg AF 0
60 20lg AF/ dB 40 20
AF 180
0
AF
负反馈放大电路稳定
0
m 180 AF f fc
90°
180°
对于稳定的负反馈放大电路，Φm为正值。 Φm 值愈大，负反馈放大电路愈稳定。
（1）当 f＝103Hz时，20lg∣A∣≈？ΦA≈？
（2）若引入负反馈系数F=1则电 路是否会产生自激振荡？
（3）若想引入负反馈后电路稳定， 则∣F∣的上限值约为多少？
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（1）当 f＝103Hz时，20lg∣A∣≈？ΦA≈？ 解：
（1）当f＝103Hz，
20lg∣A∣≈60dB
arctanAF (2n 1) (n 0,1,2...) ____相位条件
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6.2 负反馈放大电路稳定性的定性分析
Au
Aum 0.707Aum
BW
O
φ
fL
O
fL
90o
180o
fH
f
fH
f
270o
单管阻容耦合共射放大电路的频率响应
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
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高频时，容抗减小，使前一级的放大倍数降低，从而破坏自激振荡的 条件，使电路稳定工作。
简单滞后补偿前后基本放大 电路的幅频特性
虚线为补偿前的幅频特性
实线为补偿后的幅频特性
当
f
=
fc
时，
( A
F
)
趋于-135o，即f0 ＞ fc ，并具 有45o的相位裕度，所以电路 一定不会产生自激振荡。
A的表达式为
•
A
105

105
(1 j f )(1 j f )2 (1 j f )(1 j f )2
f
f
Hale Waihona Puke Baidu
10
103
H1
H2
arctan f arctan f arctan f 900 450 450 1800
A
10
103
103
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（2）若引入负反馈系数F=1则电路是否会产生自激振荡？ 由（1）可知，f0=103Hz,且当f=f0时，因F＝1，
20lg︱AF︱≈60dB+20lg︱F︱>0dB
所以放大电路一定会产生自激振荡
（3）若想引入负反馈后电路稳定，则∣F∣的 上限值约为多少？
为使 f0=103Hz， 20lg︱AF︱＜0dB 即20lg︱AF︱≈60dB+20lg︱F︱＜0
20
AF 1
O
AF
结论：该负反馈放大电路不会产生
O
自激振荡，能够稳定工作。
90°
180°
f / HZ fc f0 fc f0
f / HZ
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二、稳定裕度
当环境温度、电路参数及电源电压等在一定范围内变化时，为保证放 大电路也能满足稳定条件，要求放大电路要有一定的稳定裕度。
但是，由于反馈深度下降，不利于放大电路其他性能的改善，因此通 常采用接入电容或 RC 元件组成校正网络，以消除自激振荡。
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一、滞后补偿
1.简单滞后补偿 比较简单的消振措施是在负反馈放大电路的适当地方接入一个电容。
接入的电容相当于并联在前一级的负载上，在中、低频时，容抗很大，所 以这个电容基本不起作用。
密勒补偿是在放大电路的输入端和输出端之间接入一个较小的电 容C（或RC串联网络），利用密勒效应可以达到增大电容的作用。如果 第二级电路的电压放大倍数为A2，根据密勒定理，电容的作用将增大 1 A2 倍，电阻的作用将减小 1/1 A2 倍，这样用较小的电容（几皮 法至几十皮法）同样可以获得满意的补偿效果。密勒补偿经常在集成电 路中使用。
例14：已知某负反馈放大电路的 AF波特图，是判断该电路是否
稳定。
解：由波特图中的相频特性可见，
20lg AF/ dB 60
当 f = f0 时，相位移 AF = -180º，
40
满足相位条件；
20
此频率对应的对数幅频特性位
于横坐标轴之上，即：
0 AF
AF 1
0
结论：当f = f0 时，电路同时满足自激振荡
2.消除方法 消除这种自激的方法有两种： ①采用低内阻（零点几欧姆以下）的稳压电源； ②在电路的电源进线端加去耦电路，如图所示。电路中C选用几十到几百
微法的电解电容，用以滤掉低频干扰，C' 选用小容量的无感电容，用以滤掉 高频干扰。
《模拟电子技术》
放大电路中的反馈
放大电路中的反馈
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
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6.1负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件
一、自激振荡产生的原因
放大电路的闭环放大倍数为：
在中频段， 1 AF 1
Af

1
A AF
在高、低频段，放大倍数 A和反馈系数F的模和相角都随频率变化，使
1. 幅值裕度 Gm
20lg AF/ dB
60
Gm

20 lg
AF f
(dB)
f0
40
20
对于稳定的负反馈放大电
O
路，Gm为负值。Gm值愈负，负
AF
反馈放大电路愈稳定。
O 90°
一般要求 Gm ≤ -10 dB 。
180°
fc fo Gm f / HZ
fc fo
f / HZ
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
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2.RC滞后补偿
除了电容校正以外，还可以利用电阻、电容元件串联组成的 RC 校正
网络来消除自激振荡。
（见教材P298—P300）
利用 RC 校正网络代替电容校正网络，将使通频带变窄的程度有所改善。
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3.密勒效应补偿
应当指出，理解消除自激振荡的基本思路以及不同方法的特点，要比具 体计算补偿元件的参数重要得多；这是因为在很多情况下，需要在正确思路 的指导下，通过实验来获得理想的补偿效果。
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
例16: 已知放大电路幅频特性近似如图所示。引入负反馈时，反 馈网络为纯电阻网络，且其参数的变化对基本放大电路的影响可 忽略不计。回答下列问题：
90° 180°
的相位条件和幅度条件，将产生自激振荡。
fo
f / HZ
fo
f / HZ
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例15：根据波特图，判断电路是否稳定。 20lg AF/ dB
60
解：由负反馈放大电路 AF的波特图可 40
见，当f = f0 ，相位移AF = -180º时