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- 4.5.3 相位补偿
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运放电路的稳定性(三)
相位补偿
A.5 节
相互补偿这个词我们并不陌生
在示波器探头上,就有一个专门的相位补偿旋钮
但是真正明白为什么要相位补偿
以及补偿原理的却不是很多
如图所示呢
是未经相位补偿的示波器输入级电路
是未经相位补偿的示波器输入级电路
R1、R2 构成1/10分压电路
CIN 呢为示波器的输入等效电容
为了便于观察呢,我们输入信号选用了
1v ,1KHz/2VPP 的方波
也就是通常示波器的自检信号
也就是通常示波器的自检信号
显然呢
R1 电阻和电容会构成一个低通滤波器
那么瞬时现象也仿真也表明
1/10分压的效果不仅把幅值减小了10倍而且呢
变成圆头圆脑的了
边沿变成缓慢上升低通效应
那么如图所示呢
是经过相位补偿的示波器输入级
Cc 为补偿电容
实际上呢是一个可调电容
那么两个电阻两个电容共同构成阻容分压电路
根据阻抗原理这时候阻抗比呢是
电容和电阻并联阻抗比上这个电阻电容并联阻抗
我们列出一长串式子
那么当满足以下关系的时候,也就是说
电阻比等于电容比反比的时候呢
分压比可以简单地变成
就等于电阻比
也就是说这个时候呢
是完全补偿
我们经过计算呢 Cc 应该用 6pF
那么仿真表明这个时候呢,输出输入输出没有延迟
实现了完全的相位补偿
如果继续增大可调电容这会发生
过补偿的情况,如图所示我们把 Cc 增大
那么可以看到
它不是圆头圆脑而变成尖头尖脑了这个叫过补偿
除了通过阻抗计算来定量分析补偿原理
我们还可以通过滤波器的原理来分析
那么 Cc 和 R2
对于信号来说是构成一个高通滤波器
它补偿由 R1 和 CIN
构成的低通滤波器的延迟
一个高通加一个低通补偿回去
那么呢这个可调电容实际上
就是位于示波器探头位置的电容
如图所示为实际示波器探头补偿的三种情况
通道一
这是欠补偿的
通道二呢是完全补偿
而通道三呢是过补偿
运放电路中呢也可以使用相位补偿
如图所示呢同相比例放大电路
CNN 呢 C1
为反相输入端的
寄生电容它会引起过冲振铃
我们引入 C2 补偿电容
按照完全补偿计算呢,它应该是 500pF
没有补偿时候
输出电压产生了振铃
那么有补偿时候呢振铃消失
电容补偿同样适用于实际运放的内部延迟情况
那么如图所示的 OPA846 它的同相四倍放大电路
在未补偿的时候我们前面
仿真过是会发生振荡的
那我们给呢
它增加一个 1pF 的补偿电容
无补偿振荡
1 pF 的补偿振荡消失
补偿电容的大小需要精心设计
需要去试,如果太大了呢就会发生过补偿也会振
比如我们增大到 10pF 的时候
振荡
本课小节
示波器探头的相位补偿原理
示波器探头需要分压降压
但是呢它接入探头接入示波器以后
一定会引入一个等效输入电容
电阻和电容构成低通
因此呢会出现这样的圆头圆脑的波形
就是输入方波和输出
却是圆的,就降低带宽了
那么示波器探头相位补偿原理呢
就是增加一个电容
补偿电容 Cc
当满足
电阻比等于电容比反比的时候呢
我们可以得到一个完全补偿公式
根据计算 6pF 可以完全补偿
实际示波器探头
欠补偿、完全补偿、过补偿的波形
1、2、3分别为欠补偿、完全补偿和过补偿
都是我们在实际使用
示波器探头的时候会发生的情况
运放外部延迟的相位补偿
那么当运放外部有延迟的时候
我们根据计算 500pF 刚好可以把它补偿
没有补偿电容时候发生振铃
有补偿以后振铃消失
运放内部的相位补偿也是一样的
增加一个 C1 1pF
那么呢没有补偿电容会振,有补偿电容就不振
好,这节课就到这里
课程介绍
共计80课时,9小时48分45秒
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