反向衰減器，G=-0.1…… 會(huì)不穩(wěn)定嗎？

單位增益穩(wěn)定的運(yùn)放在增益大于等于1的情況下是穩(wěn)定的，增益更小的時(shí)候還正確嗎?怎么辦?

這個(gè)問題在E2E論壇上隔段時(shí)間就出現(xiàn)。好吧，來個(gè)簡潔的答案：反向衰減器穩(wěn)定。你想知道為什么嗎?關(guān)于這個(gè)問題有很多方法來看，快速閱讀以下內(nèi)容也許能讓您對(duì)運(yùn)放穩(wěn)定性有更清楚的認(rèn)識(shí)。

思考這個(gè)問題： 如果G=-0. 1時(shí)不穩(wěn)定， 那更低增益則情況更糟， 是這樣嗎?我們來畫一個(gè)單位增益放大器， 反饋電阻為1Ω， 如figure 2。然后假設(shè)可能的電路板泄露形成一個(gè)輸入電阻，R1=10GΩ。這個(gè)雜散“輸入信號(hào)”被很低的增益反向放大。這個(gè)電路不穩(wěn)定嗎?當(dāng)然穩(wěn)定。這個(gè)只是一個(gè)無實(shí)際輸入的單位增益的緩沖器。它是穩(wěn)定的。

運(yùn)放的穩(wěn)定性和輸出信號(hào)反饋了多少到反向輸入端有關(guān)系。穩(wěn)定性方面的專家稱之為反饋因子β。單位增益時(shí)，全部輸出信號(hào)反饋到反向輸入端，所以β為1。Figure2例子中本質(zhì)上一樣，幾乎把所有的輸出信號(hào)反饋到反向輸入端。

Figure 3a 中是一個(gè)反向放大器，3b中是一個(gè)正向放大器。兩個(gè)電路是一樣的，只是輸入信號(hào)加在了不同的節(jié)點(diǎn)上。兩個(gè)電路反饋了同樣多的輸出信號(hào)到反向輸入端，所以他們的穩(wěn)定性一樣，β值相同。

有些運(yùn)放專家使用術(shù)語“噪聲增益”，這么命名是因?yàn)檫\(yùn)放的輸出電壓噪聲以此系數(shù)放大。這只是量化反饋的另一種方式。一個(gè)運(yùn)放電路容易振蕩或不穩(wěn)定是內(nèi)部噪聲通過放大并反饋到反向輸入端而引起的。Figure 3a中的反向放大器，噪聲增益β和figure 3b相同，所以和它的堂兄figure 3b有著相同的穩(wěn)定性，即使輸入信號(hào)增益不同。

電路的噪聲增益能小于1嗎?β能大于1嗎?當(dāng)反饋回路上加入增益，有可能出現(xiàn)噪聲增益小于1，β大于1的情況(即反饋回路上有把反饋信號(hào)放大的環(huán)節(jié))。大反饋環(huán)路下的多個(gè)放大器，例如控制系統(tǒng)，將會(huì)遇到這個(gè)問題。這個(gè)問題也會(huì)出現(xiàn)在三極管(共集電極或共源極接法)在反饋環(huán)路里的情況。這些電路會(huì)有復(fù)雜的穩(wěn)定性問題。

當(dāng)然，在反向衰減器中有其他可能導(dǎo)致不穩(wěn)定或振蕩的原因。容性負(fù)載，過高的阻值或反向輸入端過多的電容都會(huì)引起不穩(wěn)定，但這些不穩(wěn)定和最基本的反向衰減電路并無關(guān)。關(guān)于反向衰減器“風(fēng)險(xiǎn)”的錯(cuò)誤想法還會(huì)持續(xù)。請(qǐng)放輕松，使用TINA-TI 或者其他SPICE仿真工具來仿真、驗(yàn)證其穩(wěn)定性。