復合放大器的穩定性考慮因素

輔助運算放大器通常放置在主運算放大器的反饋環(huán)路內部，如圖 1(a) 所示。次級器件引入的相位滯后往往會(huì )侵蝕復合放大器的 相位裕度? m ，因此我們可能必須采取適當的頻率補償措施。

圖 1.  (a) 復合電壓放大器的框圖。(b) 求出復合放大器的開(kāi)環(huán)增益 a c和噪聲增益 1/β 的電路。

為了評估復合放大器的穩定性，我們將使用閉合率（ROC）技術(shù)。這項技術(shù)要求我們繪制

復合放大器的整體開(kāi)環(huán)增益a c (= a 1 × A 2 )，以及

其噪聲增益1/β，其中β是復合放大器的 反饋因子。

然后我們參考圖2來(lái)確定當前的情況并相應地估計? m。 

圖 2.  (a) 經(jīng)常遇到的相位裕度情況，其中 (b) 與頻率無(wú)關(guān)的噪聲增益 1/β(jf) 和 (b) 與頻率相關(guān)的噪聲增益 1/β(jf)。

為了找到c和 1/β，我們斷開(kāi)如圖 1(b) 所示的電路，其中次級放大器的輸出阻抗可能遠小于反饋網(wǎng)絡(luò )呈現的阻抗。接下來(lái)，我們施加測試電壓V t ，我們讓 

[a_c = frac {V_o}{-V_f}]

公式1

和 

[frac {1}{eta} = frac {V_t}{V_f}]

公式2

提高運算放大器的輸出電流驅動(dòng)能力

大多數運算放大器的設計目的是提供不超過(guò)幾十毫安的輸出電流。例如，古老的 741 運算放大器多可以處理 25 mA 的輸出電流。嘗試超過(guò)該值會(huì )激活一些內部看門(mén)狗電路，以防止實(shí)際電流進(jìn)一步增加。 

在這種情況下，運算放大器將不再正常工作，但至少可以保護它免受因功耗過(guò)大而可能造成的損壞。 

提高運算放大器輸出電流驅動(dòng)能力的一種流行方法是使用電壓緩沖器，如圖 3(a) 所示。 

圖 3.  (a) 使用緩沖器來(lái)提高運算放大器的輸出電流驅動(dòng)。(b) 詳細的緩沖器原理圖。

Q 1的功能是向負載 R L提供（或推送）電流，而 Q 2的功能是從 R L吸收（或拉出）電流；因此，Q 1 -Q 2對被稱(chēng)為形成推挽輸出級。晶體管 Q 3和 Q 4有雙重用途：

它們提供達林頓型函數來(lái)提高從輸入到輸出節點(diǎn)的電流增益。

它們的基極-發(fā)射極電壓降旨在即使在沒(méi)有任何輸出負載的情況下也能保持 Q 1和 Q 2導通，這就是為什么 Q 1和 Q 2也被稱(chēng)為形成AB 類(lèi)輸出級的原因。AB 類(lèi)操作可防止B 類(lèi)操作固有的失真。

如需更詳細的分析，請參閱圖 3(b) 的完整原理圖，其中我們注意到以下內容：

Q 5 -Q 6和 Q 7 -Q 8對形成兩個(gè)電流鏡， 共享相同的偏置電流I BIAS，其中 

[I_{BIAS} = frac {(V_{CC}-V_{EBp})-(V_{EE}+ V_{EBn})}{R_{BIAS}}]

公式3

Q 6和Q 8鏡像I BIAS并分別用它來(lái)偏置Q 3和Q 4。結果，Q 3和Q 4產(chǎn)生基極-發(fā)射極壓降V EB3和V BE4。 

響應于 V EB3和 V BE4，Q 1和 Q 2產(chǎn)生基極-發(fā)射極壓降 V BE1和 V EB2，使得 

[V_{BE1} + V_{EB2} = V_{EB3} + V_{BE4}]   公式4

在沒(méi)有任何負載的情況下，Q 1和Q 2必須消耗相同的電流。根據公式 4，Q 1和 Q 2消耗的公共電流必須等于 Q 3和 Q 4消耗的電流，即 I BIAS。因此，在無(wú)負載的情況下，集電極電流滿(mǎn)足條件I C1 = I C2 = I C3 = I C4 = I BIAS。