运算放大器的“相位裕度”参数意味着什么?

电器工程 运算放大器 术语 相位裕度
2022-01-30 10:16:55

我正在阅读MCP6072 的数据表我看到了一个参数,即“相位裕度”(表 1-2,第 4 页)。据我所知,“相位裕度”是一个控制工程术语,表示增益为单位时输入和输出之间的相位差。我不明白这个术语在运算放大器术语中的含义。该运算放大器的典型相位裕度为 57 o那是什么意思?

4个回答

相位裕度 PM 是衡量具有反馈的系统稳定性的指标。因此,它也适用于运算放大器。PM 是为系统的 LOOP GAIN 定义的 - 这意味着:在合适的节点处打开环路并测量/模拟整个环路周围的增益和相位。然后,PM 是在提供单位环路增益的频率下测量相位与 -360 度之间的差异(这意味着:到振荡条件的“距离”,正反馈)。在不考虑反相输入的相位反转的情况下,PM 是到 -180 度的“距离”。

现在,对于运算放大器,最关键的情况出现在 100% 反馈(单位增益操作)。在这种情况下,反馈因子为单位,环路增益与运算放大器的开环增益 Ao 相同。通常,只有这个条件用于指定运算放大器数据表中的 PM。

总结:运算放大器的 PM 是运算放大器的相移与单位增益频率下的 -180 度之间的差值。

运算放大器是一个“控制系统”,相位裕度定义为幅度为单位时开环传递函数的相位与 -180 度的差值。这使您可以在使用给定数量的反馈关闭环路时预测系统的稳定性和响应。

运算放大器通常通过主极点进行补偿,因此传递函数约为 Ao/(1+s/wo),其中 wo 是主极点频率,Ao 是直流增益——这意味着 90 度的相位裕度。在实践中,晶体管的 Ft 会导致额外的相移,并设置主极点,以便在合理的相位裕度下发生 0dB 交叉。

相位裕度是单位增益处的相移裕度量,可能导致不稳定或振荡。

90度是理论上的理想值,0是NG,45度会有一些超调,60度是实际解决方案。相位裕度显示上升时间和过冲之间的权衡。

运算放大器与反馈一起使用,这使得它们可能发生振荡,除非您正在设计振荡器,否则这很糟糕!

相位裕度基本上说明了运算放大器的稳定性,即在最坏情况下的单位增益配置中,距振荡点的相位角距离。

添加杂散输入和输出电容,尤其是负载电容,会导致相移,从而降低稳定性裕度。

通常会在输出端添加一个小电阻以补偿“大”容性负载,但这当然会降低有效增益。输入电容通常不是问题,但也可以补偿。

许多运算放大器都针对典型的使用条件进行了内部补偿,但并非全部都是。