运算放大器的“相位裕度”参数意味着什么?


8

我正在阅读MCP6072的数据表。我看到了一个参数,即“相位裕量”(第4页,表1-2)。据我所知,“相位裕度”是一个控制工程术语,表示增益为1时输入和输出之间的相位差。我不了解运算放大器术语中该术语的含义。该运算放大器的典型相位裕度为57 o。那是什么意思

Answers:


5

相位裕量PM是衡量带有反馈的系统稳定性的指标。因此,它也适用于运算放大器。PM是为系统的LOOP GAIN定义的-这意味着:在合适的节点处打开环路,并测量/模拟整个环路周围的增益和相位。然后,PM是在给出统一环路增益的频率处测得的相位与-360度之间的差(即:到振荡条件的“距离”,正反馈)。在不考虑反相输入端的反相的情况下,PM是至-180度的“距离”。

现在,对于运算放大器而言,最关键的情况是100%的反馈(统一增益操作)。在这种情况下,反馈因子为1,并且环路增益等于运算放大器的开环增益Ao。通常,仅使用此条件在运算放大器的数据表中指定PM。

简介:运算放大器的PM是单位增益频率下运算放大器的相移与-180度之间的差。


1

运算放大器是一种“控制系统”,其相位裕度定义为幅度为1时与开环传递函数相位的-180度之差。这样,当您以给定的反馈量闭合环路时,就可以预测系统的稳定性和响应。

运算放大器通常使用优势极进行补偿,因此传递函数约为Ao /(1 + s / wo),其中wo是优势极频率,Ao是直流增益-这意味着90度的相位裕度。实际上,晶体管的Ft会引起额外的相移,并且设置了占优势的极点,以便在合理的相位裕度下发生0dB交叉。


1
@VladimirCravero LvW说对了,这不是反馈网络,而是整个开环传递函数。在数据手册上,他们不知道运算放大器将要包装的内容,因此他们指定了放大器本身的开环传递函数的相位裕度。用它制作一个单位增益缓冲器,您将知道相位裕量。提供更多增益的纯电阻反馈将比此稳定得多,即,数据表编号是“正常”操作中最坏的情况。(尽管电容负载等很多情况都可能引起麻烦。)
John D

以显性极为特征的运算放大器的OL传递函数具有约90°的相位裕度。您的极点为几赫兹,在大约100kHz处越过0db,因此对于所有实际目的,相位均为90°。如果改为闭合环路,并且,则极点会非常靠近单位增益频率移动,并且相位裕量会减小。β=1
Vladimir Cravero 2014年

@VladimirCravero我不同意,如果它们以90度的相位余量交叉(通过放置主极),它们将放弃带宽。通常,它们将以较低但仍可接受的相位裕度(如60度)穿过单位。然后,在反馈因子为1的情况下,系统的相位裕度为运放开环特性的相位裕度,带宽(闭环极点)移至开环交叉点。
约翰D

@JohnD我简直不敢相信我们正在讨论这个问题,我想我们以两种不同的方式说同一件事。在单位增益频率之前4或5十年的极点如何影响其相位?就像arctan(10 ^ 4)之类的东西,就像90°的99.99%一样。也许您是在暗示单位增益频率之后还有其他极点?
弗拉基米尔·克拉韦罗(Fladimir Cravero)2014年

1
我认为您在运算放大器上在技术上是正确的,尽管在通用反馈控制系统中,我听到(并使用)整个系统(包括反馈)的“开环增益”一词,而用于稳定性分析的波特图通常称为“开环增益和相位”。运算放大器在数据表上具有更定义的“开环增益”,因此术语“环路增益”可能更适合这种情况。谢谢!
约翰D

0

相位裕度是单位增益下的相移裕度,它可能引起不稳定或振荡。

90度为理论理想值,0为NG,45度会有一些过冲,60度为实际解决方案。相位裕度显示了上升时间和超调之间的权衡。


0

运算放大器与反馈一起使用,这使它们有可能振荡,除非设计振荡器,否则这是不好的!

相位裕度基本上说明了在最坏情况下单位增益配置中,运放的稳定性如何,即距振荡点的相角距离。

杂散输入和输出电容(尤其是负载电容)的添加会引起相移,从而降低稳定性裕量。

通常,在输出端添加一个小的电阻器,以补偿“大”电容负载,但这当然会降低有效增益。输入电容通常不是问题,但也可以得到补偿。

许多运算放大器在内部针对典型的使用条件进行补偿,但并非全部。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.