如何消除放大器的自激

描述

对放大器指标,除了噪声系数,回波损耗,增益,P1dB压缩点,三阶互调等显性指标外,其实还有一个隐形指标,那就是稳定性。

而且,有时候这个隐形指标,可能是更折磨人的一个。

对稳定性的要求,会要求其无条件稳定。

所谓无条件稳定,就是指,在任何频率处,在任何输入和输出负载条件下,放大器都不能自激。

在说振荡器原理的时候,有一个"巴克豪森准则",即一个系统,起振的条件是,增益等于1并且负反馈路径的相位等于180度。如下图所示。

噪声系数

从这点,可以得到这样一个结论,那就是,只要放大器的增益大于1,不管频率高低,都有自激的可能。因为保不齐,哪里来了反馈,就把相位搞到180度了。

若有同学讲,任何频率处,那我也不可能看到无限高的频率啊。

所以,巴克豪森准则告诉我们,频率不用看到无限高,看到放大器的增益小于0dB对应的那个频率点,就差不多了。

那为啥一定要要求放大器是无条件稳定呢?为啥要给放大器提这么高的要求。

也许有工程师会认为,放大器工作的时候,正常情况下,前后都是50ohm的负载,那只要放大器在这种情况下稳定,不就行了么?

让放大器无条件稳定,是非常重要的。如果咱们不想有任何意外发生的话,最好选择无条件稳定的放大器。

在如何消除放大器的自激?这篇文章中,我就碰到过看上去稳定的放大器,在接了一个电缆到天线的时候,发生了自激。

而且,咱们测试的时候,一般用矢网进行测试。

所以,对于被测放大器而言,不管是带内还是带外,都是良好的50ohm阻抗。

但是,这个条件,在现实的大多数系统中,是不存在的。

放大器的前级和后级,可能会是滤波器,也可能是匹配好的窄带放大器。这个时候,放大器看到的带外阻抗,就可能是任何值。

从这点来看,放大器无条件稳定就很重要。

有同学会说,那自激又咋地嘛?只要带内信号能正常放大,就行了吧。

一般来说,当管子不稳定,开始自激的时候,它可能会使得它的偏置点漂移,可能会消耗更多的电流。

虽说,有时候弱自激的时候,在带内看不到性能的恶化,但是以后呢,毕竟管子处于一个不太常规的状态,会不会越激越厉害?

那怎么判断管子有没有发生自激呢?

如果用矢网的话,直接看稳定因子就行了,非常直观。大于1就是稳定,小于1就是不稳定。

而且,也不需要什么额外的操作,在测放大器S参数的时候,顺便扫出个全频段来。而稳定因子,就是基于S参数计算出来的。

最推荐这种方法,因为可以让自激无所遁形。

如果没有矢网,也可以用频谱仪看。放大器的输入端,接上比较恶劣的负载,比如说开路负载,短路负载,然后看放大器的输出端有没有信号。

这种情况下,可能会漏掉自激的放大器。因为开路和短路,虽然恶劣,但也只是选取了两个负载而已。

那如果频谱仪上,看到很多谱,那怎么判定是不是自激呢?

这种事情,我也遇到过,当时我的处理方法,是把全套测试设备给搞到暗室里测了一把。

不过,在文献中,提出了这样一种方法,更经济实惠且便捷。那就是:

将手指放在电路区域(低电压和低电流),然后仔细观察这些杂散是否改变频率,如果频率改变了,那么你看到的是放大器的不稳定性,可以通过稳定电路来消除。

下次再碰到放大器自激的时候,可以试一试。

  审核编辑:汤梓红
 
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