线性系统（OP)的震荡究竟会在何处发生

发表于 2013-5-9 09:49

各位大侠，
在OP带容性负载时经常出现震荡，有时候是高频的小幅震荡，有时候是低频的震荡，甚至震荡到电源电压了。OP的震荡判断是根据环路增益曲线穿过波特图的0DB点时的斜率以及在达到0DB点以前的相位滞后不超过180度。
那么从开环增益曲线来讲：系统震荡的产生，比如震荡频率，是由开环曲线的何种位置决定的？
1，如果系统产生1MHZ的震荡，那么是不是开环曲线在1MHZ处滞后180度？
2，若系统产生低频震荡，比如10HZ，且到达电源电压，是不是在10HZ处的相位滞后也有问题呢？
3，如果开环曲线在达到0DB以前没有出现相位滞后180度的情况，但在穿越0DB点时相位余量不是很够，比如可能只有5度，那么这时候又可能引发什么震荡呢？
请大侠从理论或实际上给予指点，我再仔细分析下。
十分感谢！

发表于 2013-5-9 09:55

稳态下，只有一个关系式子：T = AF = -1。注意，这是个复数方程，确定两个自由度。

发表于 2013-5-9 10:07

路过打酱油。。发表于 2013-5-9 09:55
稳态下，只有一个关系式子：T = AF = -1。注意，这是个复数方程，确定两个自由度。
...

多谢大侠，
理论不怎么过关，能够请大侠讲得基础些。

xyz549040622 · 发表于 2013-5-9 10:08

不一定对哈
1. 1M自激，是系统增益=1+移相180
2. 低频振荡，主要考虑电源内阻
3. 裕度不够，自激情况就更复杂了
（注意分析理想化问题）

发表于 2013-5-9 10:17

1、振荡频率1MHz，不一定是正弦振荡，如果振荡很强，有可能因此而产生振荡频率的变化，偏离移相180度的频率。
2、Lgz2006说得对，低频振荡往往是电源内阻而引起。
3、这种条件下，往往会在输入一个脉冲或阶越信号时，产生衰减振荡，而且“恢复平静”较慢，即振荡幅度一下比一下小，多次之后逐渐稳定。有如你拨动琴弦，琴弦振动多次之后归于静止。

xyz549040622 · 发表于 2013-5-9 10:19

刚想了下，
是不是可以这么想----因为这是线性系统，所以可用叠加原理，相位滞后180度即产生振荡频率处。。。。

发表于 2013-5-9 10:42

magic_yuan 发表于 2013-5-9 10:07
多谢大侠，
理论不怎么过关，能够请大侠讲得基础些。

分几部分跟你说说

其一，如果谈到稳态振荡，就几乎不可能是个线性系统（严格线性振荡条件是T = -1，那是确定一个点）。

其二，非线性下分析振荡比较困难，线性附近通常采用拟线性分析。但如果偏离线性甚远，会有各种奇异现象。

其三，阻尼振荡（振铃）不是稳态振荡，这涉及到另一话题（虽然可以通过偏离T= -1来粗略判断）。

发表于 2013-5-9 10:59

楼主这个问题有难度，需要理论家+实践家的结合体才能解决，俺是via TI工程师弄懂的。

三人进京赶考，算命的伸出一指，结果证明此卦甚灵。这就是理论家的神奇魅力。

发表于 2013-5-9 11:01

已经提醒“不要太过理想化”看待给定参数曲线，也不太好精准的理论（理论实践结合一下吧）
1. 通常自激不会是标准简谐波。
2. 若反馈无附加相移，如0增益跟随，可以认为“开环曲线在1MHZ处滞后180度”

发表于 2013-5-9 11:09

maychang 发表于 2013-5-9 10:17
1、振荡频率1MHz，不一定是正弦振荡，如果振荡很强，有可能因此而产生振荡频率的变化，偏离移相180度的频率 ...

多谢大侠。
还有如下疑惑请指导：
  1，LGZ2006大侠说1MHZ为自激，也即在输入为零的情况下系统满足一定幅度和相移的关系下行成了一个固定的振荡，不衰减。实际试验中我也确实遇到了这种情况。实际中貌似也遇到了一定频率的类三角波振荡，如果这种是自激振荡的话，那么系统中存在多种频率的自激了，因为根据傅里叶变换，三角波可分解成多种正弦波。
  2，低频振荡和电源内阻有关系-----想了半天，不知道这句话如何理解。低频时，那么电源的内阻也考虑在低频时的内阻。这时候因为电源内阻而使OP供电下降，或者不稳定，那么输出会产生低频振荡？
  3，大侠的意思是，相位余量不很足时出现缓慢消失的振铃，因不满足自激条件，因此最后还是消失了。

发表于 2013-5-9 11:11

T = AF = -1

发表于 2013-5-9 11:12

magic_yuan 发表于 2013-5-9 10:19
刚想了下，
是不是可以这么想----因为这是线性系统，所以可用叠加原理，相位滞后180度即产生振荡频率处 ...

产生振荡时通常可以看成是线性系统，振荡幅度增大后就不是线性的了，振荡幅度稳定后显然不是线性的。

发表于 2013-5-9 11:17

xukun977 发表于 2013-5-9 10:59
楼主这个问题有难度，需要理论家+实践家的结合体才能解决，俺是via TI工程师弄懂的。

三人进京赶考，算命 ...

xun大侠，
临近从公司走人，趁有时间把以前的电路拿出来温习一下，以前就疑惑这个问题。
以前用一大内阻OP带大电容，死活补偿不了。后来加一电流反馈，一下OK了，不明白其中玄机，因此翻出来请大师们指点。

发表于 2013-5-9 11:35

magic_yuan 发表于 2013-5-9 11:09
多谢大侠。
还有如下疑惑请指导：
1，LGZ2006大侠说1MHZ为自激，也即在输入为零的情况下系统满足一 ...

1、实际产生的振荡一般不是正弦波形，无论是有些三角还是有些梯形，都是基波又叠加了高次谐波的结果。这些高次谐波正是系统的非线性所产生的。满足振荡条件的，只是基波，各次谐波不必满足相位和幅度条件也会出现(由于非线性)。
2、电源内阻多半具有容性(电源输出端的电容)，也具有阻性(负载电流增加时电源电压下降)，这些内阻是放大器交流电路的一部分，例如两级分立三极管放大器，两支三极管各有各的集电极负载电阻，但两支集电极电阻又是通过电源内阻才到地的。
3、是这个意思。“振铃”即通常说的阻尼振荡，也称衰减振荡。

发表于 2013-5-9 11:56

学习

发表于 2013-5-9 12:01

容性负载和OP输出阻抗会在反馈环路里增加一级零点，容易导致高频振荡

发表于 2013-5-9 12:10

maychang 发表于 2013-5-9 11:35
1、实际产生的振荡一般不是正弦波形，无论是有些三角还是有些梯形，都是基波又叠加了高次谐波的结果。这 ...

多谢大侠的解答，
  1，非线性引入谐波。-----这个得查阅相关资料了，一直以来都对非线性没什么印象，平时没考虑过，也没关注过，是个空白知识点。
  2，电源内阻问题。---我尝试建个模型慢慢分析下看。
  这两点我要仔细琢磨段时间才能理解一些。。。。呵呵
再次感谢！

发表于 2013-5-9 12:11

tjzyh 发表于 2013-5-9 12:01
容性负载和OP输出阻抗会在反馈环路里增加一级零点，容易导致高频振荡

应该是极点吧

发表于 2013-5-9 12:15

来学习的

发表于 2013-5-9 15:10

系统震荡的产生，比如震荡频率，是由开环曲线的何种位置决定的？
震荡频率？这个不知道
开环曲线的何种位置决定?
情况1：通常来说现在常用电压找反馈型运放是补偿过了，当反馈环路不产生相移时通常不会振荡。此类运放开环增益曲线上表现为2个极点，第二极点在波特图的0DB点之后
情况2：未补偿运放开环增益曲线上只有一个极点，通过主极点补偿很容易解决
情况3：请注意你的反馈环路，如果反馈环路中产生了一定的相移，此时再加上运放内部补偿所产生的相移，则振荡发生。比如你所说的带容性负载，此电容和运放Ro产生一个极点，那就有可能产生振荡

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