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  • 模擬電路,運放,輸出阻抗解析
    • 發布時間:2023-07-11 16:51:38
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    模擬電路,運放,輸出阻抗解析
    我們知道運放的特點都是高輸入阻抗,低輸出阻抗;而假設的理想運放更是將輸入阻抗近似到無窮大,輸出阻抗趨近于零;高輸入阻抗是為是減小對前級的影響,而低輸出阻抗帶負載能力強,所以在小信號放大電路中我們總是在前級設計一個跟隨電路,提高電路的性能。
    然而運放并不是理想運放,所以每個datasheet會列出它在極限條件下參數值供我們參考,在datasheet中有一個參數:開環輸出阻抗(Open loop output resistance)Ro。如果沒有給出這個明確值,可以參考資料計算。
    什么情況下我們需要考慮輸出阻抗呢?
    由于Ro的存在,并且不像理解運放中的為零,運放在驅動容性負載時,就會出問題了。主要問題是Ro和負載電容相互作用給放電大路的環路增益引入一個極點。
    運放 輸出阻抗
    f(po1)  = 1/(2ΠRC),很容及計算出這個極點f(po1) = 5.545kHz,將環路增益畫成了波特圖進行分析。
    運放 輸出阻抗
    引入的這一新的極點Fpo1使得運放的開環益在Fpo1以后以40dB/dec的速度滾降。它反饋系數倒數的直線時在相交點fcl時閉合速度為40dB/dec。這足以使放大電路不穩定了。(注:放大電路穩定性的判據為開環增益Aol曲線與反饋系數的倒數曲線在相交點fcl處的閉合速度為20dB/dec則放大電路穩定)
    即使放大電路沒有發生震蕩,它也會使得放大電路對方波響應時有一個過沖。如下圖,是在不同負載電路下小信號過沖的曲線。從曲線中可以看出,500pF的負載電路可以使放大電路過沖達50%。這個曲線很重要哦,在很多運放的datasheet中會給出。
    運放 輸出阻抗
    截取一下部分單電源運放的實測Ro,來自于“運算放大器的穩定性”
    運放 輸出阻抗
    從上面一個圖例我們假設一個使用環境,運放驅動一個容性負載(設置0.1uF)輸出,那么極點范圍主要在2.6K~160K(Hz)間,引用:如果是要做高頻信號的長線驅動,則RO的大小有影響。就是RO和輸出電容CL會組成一個極點,會影響AMP的主POLE ,因為RO會隨著頻率的增加而增加,則POLE會左移,可能引起自激。
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