【模拟IC学习笔记】 负反馈系统的稳定性

news2024/11/18 20:47:26

反馈方程

输出方程

\frac{Y}{X}=\frac{A}{1+A\beta }\approx \frac{1}{\beta }

误差方程

\frac{E}{X}=\frac{1}{1+A\beta }

环路增益

定义:当输入电压接地、并将环路断开时,所计算的增益就是环路增益

A\beta=-1时(幅度=1,相位-180°)电路稳定在电源或低状态或在电源和地之间振荡。

分析稳定性时是对环路增益进行分析,通过环路增益的稳定性表征闭环系统的稳定性。

波特图

通过开环环路增益的幅频、相频特性来分析闭环反馈环路的稳定性。

\omega通过一个零点频率以20dB/decade上升

\omega通过一个极点频率以20dB/decade下降

稳定性

稳定性由环路增益决定:

A\beta=-1时,出现不稳定或振荡

相位裕度PM:环路增益为0时对应的相位与180°之间的差值

增益裕度GM:相位为180度,对应的环路增益与0dB之间的差值

单级点系统

单级点系统最多累积90°相移,一定稳定

双极点系统

双极点系统存在两个极点,出现稳定性问题

波特图分析法的几个关键指标

DC增益(表征系统精度)

GBW(表征系统速度)

相位裕度(决定负反馈系统的稳定性)

负反馈系统稳定性包括两个方面

(闭环系统)频域响应是否存在过冲?

(闭环系统)时域响应是否存在振铃?

如何将闭环稳定性和开环的PM对应起来 

引入闭环系统的阻尼系数\varepsilon

阻尼系数\varepsilon频域过冲时域振铃对应的PM
0.5有过冲有振铃45
<0.707有过冲有振铃<63
0.707-1无过冲有振铃63-76
>1无过冲无振铃>76

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