改进型微分电路难以理解

只看该作者 · 2012-5-26 13:07

为什么基本微分电路会发生自激振荡？原理图如下

结果如下

华成英（第四版）上讲了将基本微分电路作如下改进，如下图所示

为什么经过了如上的改进就可以成功实现微分电路？虽然书上讲了一下，但是还是不容易理解，请高手指点一下
改进后的结果如下

2万 · 2012-5-26 13:44

书本上应该有解释的吧，一图胜千言

知道了缺点，怎么改进就有数了。

1万 · 2012-5-26 15:36

C2为0.01pF太小。200pF差不多。

2万 · 2012-5-27 09:14

第一个图，对于高频，增益无穷大，所以会自激。

只看该作者 · 2012-5-27 12:43

计算工作频率处的相位裕度
180-arctanF/FP1-arctanF/F0=180-90-90=0.
W0=1/R*C,

2万 · 2012-5-27 15:59

第一个图，对于高频，增益无穷大，所以会自激。
gx_huang 发表于 2012-5-27 09:14

这个解释不成立

假设OP用的是741，频率特性曲线见下图中的红色的那条。蓝色的为RC网络的频率特性曲线，合成的绿色曲线即为输入-输出频率特性曲线。

由图可见，绿线发生了突变，“BIG NOT”--》不稳定，在该转折频率处振荡。

选取合适的阻值R1，使绿线在到达突变点fx前有个转折，从而避免了BIG NOT
加入C2是为减小带宽，大大减小噪声。

2万 · 2012-5-27 21:10

LS，假设OP是理想的，频率越高，增益越大，越不稳定。
这么简单的解释为何不成立？

2万 · 2012-5-27 22:10

假设OP是理想的，那么第一个图就是单极点系统了，根据那奎斯特稳定判据，单极点系统always stable。
仿真结果表明，倘若OP是理想的，那么第一个图可以正常工作：

2万 · 2012-5-28 09:13

to LZ：

按所谓“基本微分电路”，显然其反馈系数是 1 / (1 + S R C)，使环路增益（A F）引入一个极点（1 / (R C)）。由于 R C 通常不小，此极点上的环路增益的模一般都大于一。结合运放的主极点，极点 1 / (R C) 后将完全可能形成 | A F | > 1 且 A F 相移接近 - 180 度。此便就是起振条件。

2万 · 2012-5-28 09:20

加入R1、C2和D1后，不仅使反馈回路所引入的极点上移，而且还大大地限制了反馈系数的摸。这样，|A F| 在第二极点处将大幅降低（完全可能降至单位以下）。当然，如此的“微分器”自然不再理想。

只看该作者 · 2012-5-28 17:13

LS，假设OP是理想的，频率越高，增益越大，越不稳定。
这么简单的解释为何不成立？
gx_huang 发表于 2012-5-27 21:10

你的简单解释是错误的。
频率越高，增益越大，这就是‘微分电路’的‘正常功能’，不是不稳定。

只看该作者 · 2012-5-28 21:49

没想到我这么一个问题引起了八方高人啊，从你们的解释当中看出你们的基本功扎实，小弟佩服你们，想你们学习

2万 · 2012-5-29 08:56

诸位喜欢纯理论。喜欢用理论来反驳别人，不知道你们动手过没有？
如果反向放大器增益很大，本来就不稳定，输入一点点噪声，输出就翻转。

最可靠的还是用正向比较器接法，输入通过C接运放正输入，正输入通过R接VREF1，运放负输入接VREF2。
VREF1小于VREF2，保证常态下运放输出低电平。
当输入一个上升沿，运放输出一个正脉冲。

只看该作者 · 2012-5-29 15:57

诸位喜欢纯理论。喜欢用理论来反驳别人，不知道你们动手过没有？
如果反向放大器增益很大，本来就不稳定，输入一点点噪声，输出就翻转。

最可靠的还是用正向比较器接法，输入通过C接运放正输入，正输入通过R接VREF1 ...
gx_huang 发表于 2012-5-29 08:56

你是不是发错帖了？这正在讨论微分电路呢。

2万 · 2012-5-30 08:43

我没有发错贴呀，这不在讨论微分电路么？这不是在讨论稳定性问题么？
串联一个C，并联一个R，是最原始的微分电路，不存在任何稳定性问题。
外加一个正向比较电路，比反向放大电路要稳定呀。

只看该作者 · 2012-5-30 09:36

楼上的一些理论确实有问题。楼主的第一个图，电容C1和电阻R3在反馈环路上引入了一个极点，频率大约是160hz，而从741手册上的开环频响图上看到，741的开环主极点频率大约是5hz左右，这两个极点的频率点相距不远，足以使相位裕度小于0。
另外，运放并不是增益越大越不稳定，根据负反馈的相关理论，恰恰是增益越小，越容易不稳定。由于增益太大而导致的运放输出翻转和运放的稳定性（自激振荡）是两回事。