现在的OP放大器性能非常好,即使不怎么考虑负反馈技术也能够构成稳定的放大电路。但是,当给OP放大器追加了功率放大等若干电路后再实施负反馈时,再不考虑负反馈技术是不能够构成稳定的放大器的。
图2.19是给GBW(Gain Band Width,单位增益值带宽)为3MHz的OP放大器连接截止频率为10kHz、增益为10倍、输出电压为100Vo-p的功率放大电路,实施负反馈时的结构。前提是宽带放大器,后级是低频放大器,这是一种常见的连续形式。
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如果将OP放大器与功率放大器的频率特性合成,就是图2.20所示的特性。如果施加负反馈后的增益为100倍(40dB),那么在大约54kHz的频率处得到闭环增益为1.但是,这个频率处频率特性的斜率接近-12dB,相位余量只有约10°。
在实际电路中,如图2.19所示,对于反馈电路应用低频截止的B万能曲线,使在闭环增益为1的频率处相位返回。
假设相位返回始于54kHz的一半即27kHz,图2.21示出的特性就是在10倍范围内按+6dB的斜率所求得个各元件的参数。这样一来,当然能够确保相位余量,实现没有凸峰的稳定的放大器。
图2.22是在这个条件使C1变化进行模拟所得到的结果。在电容量等于0的无相位返回的状态下,在切断环的54KHz处凸峰为15dB,该值处于即将震荡的状态,但是加上计算值54PF时的特性是完全看不到凸峰的稳定特性,-3dB增益降低的频率约为33KHz.能够看到电容量比计算值少若干数量时平坦部分还扩大,不过对于方波响应来说有可能产生波动。
因此实际上是把容量取计算附近的电容器加到试制器上,取其对于方波响应波形和电容性负载呈稳定状态的数据,最终确定稳定的频率特性良好的电容值。
对于这样制作的图2.19的放大器来说,输入的直流稳定性由OP放大器决定。由于在10kHz以下施加了非常大的负反馈所以失真小、输出阻抗低,负载有变动时的输出电压变化-加载稳定性特别优良。
但是,这是纯碎的1阶特性,功率放大部分的频率特性视作截止频率为10kHz。实际的特性稍微复杂一些。为了实现稳定的功率放大器,重要的一点是要在切断环的频率附近比较宽的范围内能够接近1阶的特性。