运放微分电路及其稳定性分析

2万 · 2020-11-19 10:25

#技术资源#运放微分电路是个相当基础的电路，因微分运算是信号的变化率，意味着对于高频干扰较为敏感且理论上越高越敏感。

微分电路不仅对高频干扰敏感，其自身稳定性裕度（甚至稳定性）都难以保证。下面就给出相关稳定性分析。

2万 · 2020-11-19 10:27

运放微分电路

2万 · 2020-11-19 10:30

注意上面运放采用的是一阶模型。在此前提下系统是稳定的，但稳定裕度不确定。

2万 · 2020-11-19 10:36

理性运放是什么？除了什么“输入阻抗无穷大”、“输出阻抗趋于零”和“失调趋于零”外，至关重要的是增益带宽积趋于无穷大。

增益带宽积趋于无穷大是个什么意思呢？直观看下图：

2万 · 2020-11-19 10:40

注意上图，“增益带宽积趋于无穷大”还涉及到沿着什么方向趋于无穷大。这就影响到运放微分电路稳定性分析，具体见下图：

2万 · 2020-11-19 10:42

真是服了，这么简单的小儿科--------根据Tim Green书上的稳定判断方法-------一眼就看出答案了：

很明显交点处的斜率为-1-1=-2，而非-1，是不稳定的。

这么简单的东东，都能写一篇论文，不服不行。

2万 · 2020-11-19 10:45

加个电阻就是想曲线到达运放频率响应-1断交点之前，就变平，于是电路稳定了。

两句话的事，有什么值得长篇大论的？

2万 · 2020-11-19 10:45

如果红线与黑线的水平线段相交，那么就有足够的稳定裕度，否则稳定裕度严重不足。

2万 · 2020-11-19 10:49

稳定裕度不足意味着其系统Q值很大。如果稍考虑一点其它因素，系统就可能不稳定。这就是运放微分电路的稳定性特点。

2万 · 2020-11-19 10:50

那么，问题如何解决呢？非常容易，见下图：

2万 · 2020-11-19 10:51

HWM 发表于 2020-11-19 10:50
那么，问题如何解决呢？非常容易，见下图：

图都画错了还不知道，跟个傻子一样。

2万 · 2020-11-19 10:52

上图就是运放微分电路稳定性问题的实际解决方案之一。

2万 · 2020-11-19 11:29

HWM 发表于 2020-11-19 10:52
上图就是运放微分电路稳定性问题的实际解决方案之一。

再次提醒复旦大学的博导教授----------你那个图画错了。。。。

Tim Green文档上的波特图，所对应的电路不是微分电路，你不能这样霸王硬上弓，如此的生搬硬套啊！！！
电路图不一样了，波特图也会跟着变！！！！

如此生搬硬套，令人发指！！！

让你去非线性系统的稳定性、时变系统的稳定性，那不跟痴人说梦一样。

2万 · 2020-11-19 12:19

最后，作个比较：

2万 · 2020-11-19 12:28

本帖最后由 HWM 于 2020-11-19 12:32 编辑

通常，会采用示意图一分析，其中的问题是稳定性的确定。由前述可知，如果规定理想运放增益带宽积趋于无穷大沿着一定方向则可以保证电路稳定，那么相关分析没有问题。

但是，上述规定总有些牵强，那么就串入一个小电阻R1构成示意图二，如此可保证稳定。在稳定前提下，就可以使用相量分析如上。注意其近似条件。

1万 · 2020-11-19 13:36

HWM 发表于 2020-11-19 12:19
最后，作个比较：

降低A也可以吧，就是把运放输出作分压的再输出到R形成反馈，新极点RC极点不要先经过极点再过横坐标线，如果把A整体下降有可能达到目的。

1万 · 2020-11-21 12:15

本帖最后由 zyj9490 于 2020-11-21 22:35 编辑

https://bbs.21ic.com/forum.php?mod=attachment&aid=MTU3NzA5NHxjODBhZDE0NDViMjNhYmJiYTMxOTUyYzQ0NDJlM2IxZHwxNzE1NTM3MDg3&request=yes&_f=.png都是稳定状态。最前图的左图画错的。还有如果信号源是恒流源也是稳定的。无穷大电阻替代r.零极点抵消，只有一个OP本身的极点。

只看该作者 · 2020-11-21 12:41

本帖最后由 csdnpurple 于 2020-11-21 16:19 编辑

第一电路中运放使用一阶模型，第二电路（增加R1）中运放使用零阶模型为何？

只看该作者 · 2020-11-21 16:21

本帖最后由 csdnpurple 于 2020-11-21 17:08 编辑

csdnpurple 发表于 2020-11-21 12:41
第一电路中运放使用一阶模型，第二电路（增加R1）中运放使用零阶模型为何？ ...

是否应该将第二电路的Q的公式在同等条件下列出以便大家方便对比前后变化以供参考？

只看该作者 · 2020-11-21 18:18

本帖最后由 csdnpurple 于 2020-11-21 18:21 编辑

不用贴图，就是本帖不带R1的那个微分，电容前级是运放驱动，运放型号SGM8051 反馈电阻1k 电容 1000p

运放微分电路及其稳定性分析

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