运放反馈电阻上并联小电容的作用

news2024/12/24 0:45:39

这是一个同相比例运算放大电路, Rf是反馈电阻

有的电路还会在反馈电阻上并联一个小电容,一般在几pF到几十pF。

那么这个电容有什么作用呢?其实这个电容是一个相位补偿电容,防止运放自激振荡的。另外这个电容也有抑制高频噪声的作用。

运放负反馈电路产生自激振荡的幅值条件是,环路放大倍数倍数|AF|>1, 相位条件是放大路径和反馈路径的相位和等于(2n+1)Π

这个振荡条件的本质就是负反馈由于一些原因变成了正反馈,即使没有输入信号也会有稳定的信号输出,也就是产生了自激振荡。

首先我们来看一下这个RC电路,

它的增益频率曲线是这个,

相位频率曲线是这个,输出信号的相位是滞后输入信号的,输出与输入信号的最大相位差是-90°

然后把R和C互换位置后,它的增益频率曲线是这个,

相位频率曲线是这个,输出信号的相位是超前输入信号的,输出与输入信号最大相位差是90°

对于负反馈比例运算放大电路,如果反馈网络是纯电阻网络,放大器加上反馈网络的相位差一般不会超过正负180°,也就不会满足负反馈自激振荡的相位条件。

但实际电路中,运放的输入引脚一般存在电容,输出引脚有输出电阻,然后输出端外围电路会存在负载电容,这样反馈回路就是一个二阶的RC模型,它的相位频率曲线是这个。会存在一个频率使输入信号和输出信号的相位差是-180°,这个从而有可能产生自激振荡。

特别当这个负载电容Cl比较大时,很容易产生自激振荡

当我们在反馈电阻上并联一个反馈电容时,这个电容起到一个相位超前补偿的作用,也就减小了上面由于输入电容和负载电容导致的相位滞后,使反馈环路相位差小于-180°。从而破坏了负反馈产生自激振荡的相位条件

我们再来看下加了补偿电容后它的相位频率曲线,最大的相位差已经小于-180°了,这样就避免了自激振荡的发生

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