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放大电路的频率补偿的目的及常见方法

2022-10-09 17:29
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很多小白在学完放大电路的频率补偿后,都会有多种疑问未得到解决,今天本文将搜集小白的困惑,然后整理归纳总结,整理出放大电路的频率补偿知识,希望对小伙伴们有所帮助。

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频率补偿是为了改善频率特性,增加相位裕度,提高稳定性,防止oscillation。

例如在典型的二级运放设计中,可以通过米勒补偿电容实现频率补偿,通过极点分裂来增加相位裕度,提高稳定性:但要注意米勒补偿电容的引入会导致产生一个右半平面的零点,若设置不当该零点可能会导致稳定性问题,可以通过调零电阻(nulling resistor)、 消除前馈路径或者前馈补偿等方法控制这个右半平面的零点;

通过负反馈能够扩展增益幅度的平坦范围,也即扩展-3dB带宽,但要注意深度的负反馈可能会带来系统的不稳定性问题。

频率补偿(也即相位补偿)的方法有如下几种:

1、滞后补偿

接入具有相位滞后特性的RC网络,是增益函数相位滞后,达到稳定负反馈放大电路的目的;其有细分为主极点补偿和极零点补偿(超前.滞后补偿);

主极点补偿是在放大电路时间常数最大的回路中并接-一个补偿电容C,令放大电路的主极点频率下降,从而增大相位裕度:该补偿方法的缺点是C的容量较大,导致基本放大电路的频带变得很窄;

极-零点补偿(超前-滞后补偿)是在时间常数最大的电路中并接-一个R和C串联的补偿网络,使得主极点减小,次极点增加,同时还可以利用补偿后产生的零点去抵消原系统中的极点,从而增加相位裕度;米勒补偿属于这种补偿方式;极-零点补偿同样会使基本放大电路的频带变窄,但比主极点补偿的频带宽。

2、超前补偿

引入相位超前网络,产生额外的零点fz 和极点f2,用其产生的零点fz去抵消原系统的次极点P2,而f2则成为新的次极点(注意f2>P2),在补偿的过程中原系统的主极点fl保持不变;通过这种方式拉开主极点和次极点的距离,提高了负反馈放大电路的稳定性;因为fl不变,放大电路的开环通频带并没有改变;因此超前补偿方法在宽频带放大电路中得到广泛的应用。


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