为什么放大电路会产生自激振荡？ 点击：8837 | 回复：4
发表于：2006-08-16 17:39:00
楼主
书上说自激振荡产生的条件是，AF产生180度的滞后相移时，AF的模仍然大于1。但我不明白：书上说三级以上的运放容易产生自激，而且似乎是运放充当射极跟随器时，最易产生自激。二阶滤波电路，会导致最高达180度的滞后相移，似乎也是振荡的罪魁祸首。
书上的这些说法，我看不懂。如果说，外界微小的干扰，施加到每级运放的输出端的话，那么，它们的输出端，都是反馈到各运放自己的反相输入端上的(而不是第三级运放的输出，反馈到第一级运放的反相输入端)，而反馈网络如果采用的是纯电阻的话，那么反馈系数F没有相移存在，怎么会产生“负反馈相移180度变成正反馈，进而自激放大”的现象呢？
如果说，外界微小的干扰，是加到了各级运放的输入端(也在输入端滤波电路之前)的话，那么，就算这种干扰经过滤波电路后，在幅值衰减的同时，相位也滞后了180度，可射极跟随器根本没有放大能力，因此，这种微小的干扰，又怎么会导致“射极跟随器发生自激振荡”呢？
书上的这些说法，我看不懂。如果说，外界微小的干扰，施加到每级运放的输出端的话，那么，它们的输出端，都是反馈到各运放自己的反相输入端上的(而不是第三级运放的输出，反馈到第一级运放的反相输入端)，而反馈网络如果采用的是纯电阻的话，那么反馈系数F没有相移存在，怎么会产生“负反馈相移180度变成正反馈，进而自激放大”的现象呢？
如果说，外界微小的干扰，是加到了各级运放的输入端(也在输入端滤波电路之前)的话，那么，就算这种干扰经过滤波电路后，在幅值衰减的同时，相位也滞后了180度，可射极跟随器根本没有放大能力，因此，这种微小的干扰，又怎么会导致“射极跟随器发生自激振荡”呢？
发表于：2006-08-16 21:59:00
1楼
自激振荡有幅值条件和相位条件.
能够产生附加相移的元件是电容,包括耦合电容,晶体管极间等效电容,电路中的寄生电容和分布电容.
我们一般是讨论放大电路在中频段的情况.
在低频段,对于阻容耦合电路,耦合电容会产生附加相移,可能产生低频自激.
在高频段,晶体管极间等效电容,电路中的寄生电容和分布电容会产生附加相移,可能产生高频自激.
自激是电路对干扰信号产生了正反馈,运放的输出端，反馈到自己的反相输入端上时,对中频段信号(有用信号)是负反馈,而对干扰信号就不一定是了,同样的道理,运放接成电压跟随器,对有用信号是负反馈,而对干扰信号就不一定是了.所以都有可能产生自激.
总之,只要电路对某个频率的干扰信号满足了自激振荡条件,就一定会产生自激.当然,消除自激的方法很多资料上都有介绍.
能够产生附加相移的元件是电容,包括耦合电容,晶体管极间等效电容,电路中的寄生电容和分布电容.
我们一般是讨论放大电路在中频段的情况.
在低频段,对于阻容耦合电路,耦合电容会产生附加相移,可能产生低频自激.
在高频段,晶体管极间等效电容,电路中的寄生电容和分布电容会产生附加相移,可能产生高频自激.
自激是电路对干扰信号产生了正反馈,运放的输出端，反馈到自己的反相输入端上时,对中频段信号(有用信号)是负反馈,而对干扰信号就不一定是了,同样的道理,运放接成电压跟随器,对有用信号是负反馈,而对干扰信号就不一定是了.所以都有可能产生自激.
总之,只要电路对某个频率的干扰信号满足了自激振荡条件,就一定会产生自激.当然,消除自激的方法很多资料上都有介绍.
发表于：2006-08-17 09:15:00
3楼
谢谢，再次请教：
我看了TL072运放的相频、幅频特性曲线图，这个运放，可能是已经在内部电路设计上，考虑到了相位补偿。结果它的相频特性就是：在低频段(小于100赫兹)没有相移，与书上说“低频段超前相移”不一致；在中频段有90度滞后相移，与书上说“中频段没有相移”不一致；在高频段(大于1M赫兹)有介乎90度与180度之间的滞后相移，与书上说“高频段有90度以内的滞后相移”不一致。
总之，教科书上的说法，与实际的元件特性曲线不一致，看完教科书，再看实际元件的说明书，就会感到迷惑不解。
举个例子来说，我要设计一个低频放大电路，它的信号输入端包含的信号，是全频段的，而我只想得到放大了的0-30赫兹的信号。
于是，我第一步用TL072将输入的信号放大100倍，第二步用个压控的二阶低通滤波器，对30赫兹以上的信号进行衰减，第三步再把运放当成射极跟随器使用，输出信号。
我不明白，这样的一个电路，为什么会产生自激振荡？？
我觉得，虽然每一级运放，都将100赫兹以上的信号，滞后相移了90度。而那个施加在第二级运放的正相输入端的二阶压控滤波电路，则将中频信号滞后相移了180度。可是，就算三级运放和二阶滤波，一共滞后450度，那又什么大不了的呢？无非是输出的信号中，包含没有完全滤除干净的、100赫兹以上的、滞后了450度的信号，这与“自激”有什么关系呢？
如果说，第三级运放的输出端，反馈到第一级运放的反相输入端上去，倒真有可能产生自激振荡，但我并没有这样设计电路啊!
就每一级运放而言，固然存在输出端到反相输入端的反馈，但是，这种反馈，在中频段仅仅滞后了90度，又怎么会“负反馈演变成正反馈”呢？
我看了TL072运放的相频、幅频特性曲线图，这个运放，可能是已经在内部电路设计上，考虑到了相位补偿。结果它的相频特性就是：在低频段(小于100赫兹)没有相移，与书上说“低频段超前相移”不一致；在中频段有90度滞后相移，与书上说“中频段没有相移”不一致；在高频段(大于1M赫兹)有介乎90度与180度之间的滞后相移，与书上说“高频段有90度以内的滞后相移”不一致。
总之，教科书上的说法，与实际的元件特性曲线不一致，看完教科书，再看实际元件的说明书，就会感到迷惑不解。
举个例子来说，我要设计一个低频放大电路，它的信号输入端包含的信号，是全频段的，而我只想得到放大了的0-30赫兹的信号。
于是，我第一步用TL072将输入的信号放大100倍，第二步用个压控的二阶低通滤波器，对30赫兹以上的信号进行衰减，第三步再把运放当成射极跟随器使用，输出信号。
我不明白，这样的一个电路，为什么会产生自激振荡？？
我觉得，虽然每一级运放，都将100赫兹以上的信号，滞后相移了90度。而那个施加在第二级运放的正相输入端的二阶压控滤波电路，则将中频信号滞后相移了180度。可是，就算三级运放和二阶滤波，一共滞后450度，那又什么大不了的呢？无非是输出的信号中，包含没有完全滤除干净的、100赫兹以上的、滞后了450度的信号，这与“自激”有什么关系呢？
如果说，第三级运放的输出端，反馈到第一级运放的反相输入端上去，倒真有可能产生自激振荡，但我并没有这样设计电路啊!
就每一级运放而言，固然存在输出端到反相输入端的反馈，但是，这种反馈，在中频段仅仅滞后了90度，又怎么会“负反馈演变成正反馈”呢？
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