电路中常见的寄生振荡及消除方法

在电路设计尤其是振荡电路的设计中，往往会遇到不符合设计预期的异常振荡状态，通常是因电路中的寄生参数而形成正反馈从而发生振荡，我们称为寄生振荡。

电路中一旦发生寄生振荡，就会影响电路的正常工作，严重会导致电路设计功能完全失效。下面来看看电路中常见的寄生振荡及消除方法，供大家参考设计。

共用电源内阻耦合振荡

首先来看下回路共用电源的三种形式：

1.不经过稳压的整流供电；

2.经过线性稳压后供电；

3.整流或稳压后经过LC、RC去耦滤波给前级电路供电。

直接由线性稳压电路作为总供电电源时，“电源”具有很低的低频内阻，电路出现低频寄生耦合的机会比较少。若为去除回路间高频耦合而采用了不合适的RC或LC滤波，那么有可能产生较大的低频耦合。

在低频上，电容器的阻抗增加，去耦滤波器的去耦作用减弱。后级电路的工作电流在电源内阻上产生压降，经过去耦滤波器耦合到电路前级，同时还附加一定的相移。再加上供电电路固有的内部反馈环路，有可能使电路满足振荡条件发生1Hz以下的超低频寄生振荡。

消除这种现象的方法： 增加RCL的值或者进行参数调整破坏其相位条件 ，最终破坏振荡条件，使电路进入稳定。

通过公用电源除了低频寄生振荡外，还有可能形成MHz量级的高频寄生振荡。产生这种振荡的原因有如下几种：

1.线性稳压集成电路的内阻随工作频率的增加而增加，因为稳压器内部误差调整电路的增益随工作频率的升高而降低；

2.电源滤波电容器的封装电感感抗随工作频率升高而升高；

3.电源供电电路的引线电感的存在。

在计算电源滤波器时，往往采用CLC“π”型滤波器加上一个或数个大容量的钽电容或电解电容。应特别注意，π型滤波器同时是一个很好的谐振回路，它的谐振频率不应该接近或与电路的工作频率相等，否则就会失去滤波的作用，增加寄生振荡的机会。

在PCB设计中，对于仅需相同电压的回路，因公用电源而连接起来，并无信号的输入输出关系，那么应对其电源、地进行隔离、分割，可以消除有害的公共阻抗。对于滤波良好的回路，其电源、地的交流电位应是相同或相异极小的。

器件寄生耦合

器件之间的寄生杂散耦合有电场耦合、磁场互感耦合等。

两个靠近的器件之间往往同时存在静电场以及互感耦合。尤其对于包含磁性材料的器件，磁互感会更加严重，可以通过加大放置距离，磁场正交排布解决问题。磁屏蔽应选用 磁导率高的材料 。磁屏蔽的效果不但与材料的导磁率高低有关，还与屏蔽层的厚度、结构等有关。

电场耦合可以通过 缩短器件引线和减小器件体积来减小 。在具有弱信号以及高增益的PCB上，电路布局务必追求输入、输出端的最大距离处理。若因受体积限制而不能做到最远排布，应做好各部分的屏蔽处理。电场屏蔽材料应选用高导电率的材料如铜箔或者铝材等，静电屏蔽应该接至电路的交流地。

器件引线、极间电容、接地电容构成的寄生振荡器

这些情况往往会因器件分布参数的存在而构成频率达几百兆的振荡器，用低速的示波器无法观察到振荡的存在（因探头影响了振荡回路而停振），用一些间接的方法可以观察： 如器件的接法正确、无损坏，但工作异常，电流失控、温度出奇地偏高，用万用表笔接触器件引脚会改变器件的工作电流等 。这些现象都表明了器件存在寄生振荡。

消除寄生振荡的方法是减小分布参数：采用体积更小的器件、缩短引线、改变器件在PCB上的排布等。这样可以使寄生振荡回路的频率升高，当频率高至器件的截止频率外时，寄生振荡会因为无法满足正反馈条件而消失。

当因PCB布局限制无法缩短器件之间的引线时，可以在引线中串联消振电阻，降低引线的Q值，其最终效果是降低了振荡电路的增益，可以有效地消除寄生振荡。从消除寄生振荡有效性的角度看，消振电阻的阻值越大越有利于消除寄生振荡，但阻值过大就会对正常信号形成衰减，需根据实际情况选取折中的值。

负反馈转变为正反馈

对于针对某功能需求设计的负反馈环路，若闭环增益过高，同时环内放大器级数有三级以上，那么由于器件本身以及其他相移的积累，很容易使得环路对某些频率变成了正反馈，若同时闭环增益也满足条件，就会在电路中激发起振荡，也是寄生振荡的一种。

这种情况可以通过将频率补偿器件介入频带最窄的一级，可以最容易破坏自激的相位条件，对于器件内部相移无法估算的情况，可以在实际调试中更换补偿器件值来实现。

审核编辑：刘清