為什么負(fù)反饋放大器易受振蕩影響？穩(wěn)定的基本標(biāo)準(zhǔn)是什么？讓我們來看看這些知識點吧。
這樣您每次想要思考一般反饋結(jié)構(gòu)時都不必切換頁面，都可以參考下圖，它是我們在第一篇文章中的圖表：
沒有免費午餐。 。 。
本系列之前的文章已經(jīng)證明負(fù)反饋是一種簡單，廉價的技術(shù)，可以讓我們大大提高放大器電路的性能。起初看起來我們幾乎什么都得不到，直到我們回想起所有這些好處都是以降低增益為代價的。然而，標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體器件可以容易地獲得額外的增益，而且，我們通常不需要甚至不想要所有的增益。因此，我們似乎再次得到一些東西，然而除了最忠誠的樂觀主義者之外，所有人都可能變得對此越來越懷疑了。當(dāng)然，當(dāng)我們添加看似有益的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)時，還有一些其他缺點，也許你會說，我們可能失去的其他東西。嗯，你的直覺對你有好處，因為如果我們不小心，我們將失去一些非常重要的東西：穩(wěn)定性（stability）。
當(dāng)您注意到放大器已變成振蕩器時，負(fù)反饋的許多好處將很快被遺忘甚至被鄙視。但在某種程度上，災(zāi)難性的振蕩并不是那么糟糕，因為問題是顯而易見的。邊際穩(wěn)定性導(dǎo)致時域中出現(xiàn)過度振鈴以及頻域中出現(xiàn)峰值，可能是一個難以捉摸的麻煩制造者。更糟糕的是，邊緣穩(wěn)定的電路可能在測試期間起作用，但在放大器暴露于不同的操作或環(huán)境條件時則不會發(fā)生。因此，我們必須徹底了解為什么負(fù)反饋會導(dǎo)致振蕩，以及如何確保放大器放大而不是振蕩，這一點至關(guān)重要。
當(dāng)負(fù)反饋變成正反饋時
正反饋可能導(dǎo)致振蕩應(yīng)該不足為奇，以下是基本過程：
1）應(yīng)用輸入信號
2）放大輸入信號
3）將放大的輸出反饋并將其添加到輸入
4）輸入現(xiàn)在變得更大，這個更大的輸入被放大
5）放大的輸出再次反饋并加到輸入端
6）輸入再次變大，再次放大，再次接收正反饋，依此類推。
顯然，這是一種“不穩(wěn)定”的情況 - 輸出會迅速增加，直到受到某些外部條件（通常是電源電壓）的限制。
但為什么負(fù)反饋不會導(dǎo)致振蕩呢？通過輸入減去輸出，我們確保輸入信號的增加總是導(dǎo)致通過反饋降低而實現(xiàn)平衡。只有一個問題：如果AC信號在被反饋并減去之前經(jīng)歷180°相移時，我們的負(fù)反饋就變成了正反饋，如下圖所示：
在左側(cè)圖中，我們從正數(shù)中減去正數(shù)，從負(fù)數(shù)中減去負(fù)數(shù)。這確實是減法。在右側(cè)圖中，我們從正數(shù)中減去負(fù)數(shù)，從負(fù)數(shù)中減去正數(shù)，因此右圖不再是負(fù)反饋了 - 正數(shù)和負(fù)數(shù)的幅度都在增加。
環(huán)路增益
直接確定負(fù)反饋電路是否穩(wěn)定的量不是閉環(huán)增益或開環(huán)增益，而是環(huán)路增益，寫為Aβ?；叵胍幌挛覀兊拈]環(huán)增益公式：
該公式假設(shè)Aβ是正數(shù)（因為正Aβ意味著反饋是負(fù)的）。當(dāng)Aβ不是正的時會發(fā)生什么？考慮Aβ= -1時的情況：
在這種情況下，無窮大的閉環(huán)增益對應(yīng)于振蕩器 - 即使輸入為零，輸出也會飽和。因此，穩(wěn)定性分析中的臨界量是環(huán)路增益。
必須對穩(wěn)定性問題發(fā)生的原因以及如何預(yù)防這些問題形成堅實的概念性理解。這個問答順序應(yīng)該有助于解決一些突出的混淆點。
問：這個相變來自哪里？我沒有要求放大器發(fā)生任何相移。
答：請記住，所有放大器最終都會在高頻下顯示增益下降。內(nèi)部補償運算放大器開始以非常低的頻率滾降。在任何情況下，這種滾降都是由電路中某處的極點引起的，并且極點總是帶來相移以及降低增益。
問：好的，我即使有相移。但我的所有運算放大器電路都適用于直流或低頻應(yīng)用。我的信號沒有太大的相移，所以我不必?fù)?dān)心穩(wěn)定性，對吧？
A：好問題。不幸的是，您感興趣的信號的頻率在很大程度上是無關(guān)緊要的。實際信號總是有噪聲，而這些噪聲中的一些會產(chǎn)生高頻分量。此外，任何電壓瞬變都包含寄生高頻能量。請記住，如果有足夠的相移，我們就會處理正反饋 - 即再生反饋。即使這些不可避免的高頻分量具有非常低的幅度，如果您的電路本身并不穩(wěn)定，正反饋的再生特性將增加其幅度，直到振蕩變得明顯。
問：那是絕望的！放大器始終在高頻下表現(xiàn)出相移，而信號總是受到高頻成分的影響 - 那么電路如何穩(wěn)定？
答：不要絕望 - 這是環(huán)路增益的來源。想想一般反饋結(jié)構(gòu)：在反饋環(huán)路周圍傳播的任??何信號都乘以A然后是β。這就是我們稱Aβ為“環(huán)路（loop）”增益的原因。如果在相移達到180°的高頻處Aβ小于1，則高頻相移信號將逐漸消失，而不會再逐漸累積成主要振蕩。確保你明白這一點。想象通過Aβ環(huán)路的小正弦波：如果Aβ大于1，則每次通過環(huán)路時正弦波將相互疊加，并且由于Aβ放大它們，它們的振幅逐漸增大。如果Aβ小于1，則信號將逐漸衰減為無意義，盡管它們在“減法”節(jié)點處相互加強，如下圖所示：
