运算放大器的稳定性介绍

作者：Bruce Trump，德州仪器 （TI）

鉴于反馈通路中相移（或者称作延迟）引起的诸多问题，我们一直在追求运算放大器的稳定性。通过上周的讨论我们知道，电容性负载稳定性是一个棘手的问题。如果您才刚刚接触我们的讨论，那么您应该首先阅读前两篇博客文章《振荡原因》和《“驯服”振荡》。

“麻烦制造者”运算放大器开环输出电阻 （Ro），实际并非运算放大器内部的一个电阻器。它是一个依赖于运算放大器内部电路的等效电阻。如果不改变运算放大器，也就不可能改变这种电阻。CL 为负载电容。如果您想驱动某个 CL，您就会受困于 Ro 和 CL 形成的极点频率。G=1 时 20MHz 运算放大器的反馈环路内部 1.8MHz 极点频率便会带来问题。请查看图 1。

 

对于这个问题，有一种常见解决方案—调慢放大器响应速度。想想看，环路具有固定的延迟，其来自 Ro 和 CL。为了适应这种延迟，放大器必须更慢地响应，这样它才不至于超过去，错过希望获得的终值。

减速的一种好办法是，将运算放大器放置在更高的增益中。高增益降低了闭环放大器的带宽。图 2 显示了驱动相同 1nF 负载但增益为 10 的 OPA320，其小步进值的响应性能得到极大提高，但仍然很小。将增益增加到 25 甚至更大，似乎相当好。

 

但是另一个问题出现了。图 3 增益仍为 10，但增加了 Cc，其将速度又降低了 1 位。Cc 过小时，响应看起来更像图 2。Cc 过大时，可能出现问题，其看起来更像图 1。

 

恰到好处地补偿，可解决“靠近速率”问题——波特图分析。这已经超出一篇博客文章所能讨论的范围了，因此我只能试着给您一些建议。在解决这些问题时，可以借助于您的直觉，但是如果您提高补偿操作的能力水平，那么就需要向波特先生（波特图）请教了。

　　审核编辑：彭菁