关于稳定性的一个实例

手机上网，不能上图，口述电路结构:三级运放，直耦，接成跟随器的形式，来测试最严酷的条件下，系统频率稳定性。
跟随器的同向端接VDD/2直流源。
测试结果是频率响应良好，低频是三级应有的60dB/dec ，单位增益处20dB/dec，BODE图看起来没问题。

但是瞬态响应测试是低频震荡的。

为何交流小信号分析结果如此不可靠？

wddn 发表于 2014-3-8 21:28
相位余量

帖中已说"BODE图没问题"。

xmar 发表于 2014-3-9 14:02

类似于这样，嵌套补偿部分省略了。
ac测试良好。

原因在于第一级的线性输出范围，比第二级大，导致不匹配。

运放+调整管组成的电压调节器，相位裕度只有5度，但瞬态响应良好，没有问题。

很疑惑。看不到电路，想象不出什么情况。

只是针对近期所说的稳定判据问题，说明实际问题绝非教科书上的那么简单。
交流小信号分析，极富欺骗性，故只能当做辅助手段用。

另外，许多实用系统，都是多环反馈，问题更复杂，不是简单的保证每环都稳定就行了的。

xukun977 发表于 2014-3-10 21:40
只是针对近期所说的稳定判据问题，说明实际问题绝非教科书上的那么简单。
交流小信号分析，极富欺骗性，故 ...

如果我没有记错的话，小信号的分析的基础是系统已经进入了稳态

你做的不属于稳态的实验，所以结果。。。。

需要对针对大信号对暂态分析

一看楼上都是大神在讨论，我感觉来排队学习一下:loveliness:

瞬态响应测试里的输入信号幅度是不是太大了？导致电路不是工作在小信号状态，所以结果跟小信号分析不一致……请大神指点

Siderlee 发表于 2014-3-10 22:15
如果我没有记错的话，小信号的分析的基础是系统已经进入了稳态

你做的不属于稳态的实验，所以结果。。。 ...

你记错了。
它窜上来就找直流点，然后在该点处线性化，然后线性分析。

除了RLC之类的简单线性电路，对像三级运放之类的电路做暂态分析，手工操作几乎是不可能的。
而如果用仿真器，想fix故障点，也是极困难的，原因很简单:整个系统是统一整体，各个环节相互作用，相互影响，导致无法区分哪是因，哪是果。

此外，若频率高到一定程度后，也不是那什么《电路》所能对付滴。

一点提示：

关于T(S)为三极二零的，可能存在单位点以外实轴来回穿越各一次后至原点的。如此，系统还是稳定的，但穿越处频率附近（通常为低频）会出现比较明显的振铃。

我说过bode图没问题了，还在这上下功夫。
至于幅频曲线多次穿越横轴问题，稳定判据仍能用，但要小改一下。

xukun977 发表于 2014-3-11 12:18
我说过bode图没问题了，还在这上下功夫。
至于幅频曲线多次穿越横轴问题，稳定判据仍能用，但要小改一下。 ...

还是没看懂，基础咋就那么滴差呢？

那是Nyquist曲线，根本就不是“bode图”。幅频曲线过0dB只穿一次。

能穿两次或以上吗？

相位裕度5度，不出问题才奇怪吧

你仿真了多少case？ 5度是最差的case还是典型值？ 你的补偿器件的偏差有考虑么？ 温度？

还有你的bode图的怎么得到的？闭环的STB还是开环拿到的？ 开环拿到的话你怎么断开的反馈？闭环的STB你的测试源在哪里加的？


5度的相位裕度做个阶跃的瞬态仿真，这个响应可以接受？？ 60dB的滚降到20dB，带内2个零点，对稳定性不是很好。

凉凉 发表于 2014-3-11 14:45
相位裕度5度，不出问题才奇怪吧

你仿真了多少case？ 5度是最差的case还是典型值？ 你的补偿器件的偏差有考 ...

现在的仿真器很人性化了，嵌入了模块后，只需在环路中加一直流0V电压源即可，RUN后可获得所有相关参数，好用的很。

路过打酱油。。 发表于 2014-3-11 12:24
还是没看懂，基础咋就那么滴差呢？

那是Nyquist曲线，根本就不是“bode图”。幅频曲线过0dB只穿一次。

我重复多少次了，bode图没问题，你还说纳亏思特。
我估计你不明白，当幅频和相频只穿越横轴一次时，bode图足以胜任。此时，纳奎思特高级不到哪去。
而且，对于简单的PD和PID控制器，其纳奎思特图都复杂。

xukun977 发表于 2014-3-11 10:28
你记错了。
它窜上来就找直流点，然后在该点处线性化，然后线性分析。

但愿你是对的

xukun977 发表于 2014-3-11 19:46
我重复多少次了，bode图没问题，你还说纳亏思特。
我估计你不明白，当幅频和相频只穿越横轴一次时，bode ...

T(S)虚轴上无极点且有无穷远处零点，则Nyquist图和Bode图同源（T(jω)，0≤ω<∞），只是表达方式不同而已。

按你的题设“低频是三级应有的60dB/dec，单位增益处20dB/dec”，相频曲线在幅频曲线未过0dB前就已经移相180度（按正反馈符号约定过零）。如果在幅频曲线过0dB前相频曲线不回到移相小于180度以内（零线以上），则Nyquist图必然环绕(1,j0)（按正反馈符号约定）或环绕(-1,j0)（按负反馈符号约定），即存在RHP零点。如此，系统必然不稳定。但是这样就不会有“单位增益处20dB/dec”（那已经过了两个高频零点）。而如果在幅频曲线过0dB前相频曲线回到移相小于180度以内（零线以上），然后幅频曲线过0dB下降至-∞dB（0），则就不会环绕相关点，系统稳定。

稳定的系统（BIBO）不一定就没有振铃，某些情况下可能还会比较严重。