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这个电路的环路稳定性如何分析?

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晶纲禅诗
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  • 2015-1-15 06:55:15
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先将原图画成如下: 加上虚地V.G.,算出Vn/Vout的分压比 K(s) (=Vn/Vout) ,如下图: (估计R5,R6的数值很大时,可以看作开路,简化 K(s) 。) 整个放大器的开环增益 T(s) = K(s)*A(s) ,A(s)是运放本身的开环增益, 画出T(s)的Bode图后,便知其稳定性。
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晶纲禅诗
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  • 2015-1-15 06:56:35
 
这是个uv级的小信号放大器.......
rj44444
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  • 2015-1-15 08:23:43
 
这都没用形成环,哪来的环路稳定性?
lehom
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  • 2015-1-15 09:43:27
 
不是一个负反馈吗?怎么没形成环?
rj44444
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  • 2015-1-15 21:49:08
  • 倒数7
 
还真给漏了。上仿真,打出波特图
greendot
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  • 2015-1-15 18:07:09
  • 倒数10
 
先将原图画成如下:



加上虚地V.G.,算出Vn/Vout的分压比 K(s) (=Vn/Vout) ,如下图:
(估计R5,R6的数值很大时,可以看作开路,简化 K(s) 。)

整个放大器的开环增益 T(s) = K(s)*A(s) ,A(s)是运放本身的开环增益,

画出T(s)的Bode图后,便知其稳定性。

晶纲禅诗
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  • 2015-1-17 23:34:14
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多谢 greendot 老师的分析!
荨麻草
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  • 2015-1-15 19:14:40
  • 倒数9
 
差分放大器构成的负反馈系统,是一个黑盒子,与输入输出无关,所以我觉得只要将下图部分看成一个黑盒子,然后再分析这个黑盒子即可:


黑盒子做如下处理,就是一标准的差分放大器:



一般而言,
ZG=R1=R2 eq1
且R3=R4,C1=C2
则ZF=(1/C1*s)//R3 eq2
显然,这个黑盒子的传递函数应为:
T(s)=Vout(s)/[V2(s)-V1(s)] eq3
列出相关的方程组:
由运放的datasheet可以确定运放的开环传递函数,等效一个二阶系统:
A(s)=1/[(t1*s+1)*(t2*s+1)] eq4
则运放输出:
Vout(s)=A(s)*[V+(s) - V-(s)] eq5
V+(s)由欧姆定律解出:
V+(s)=V2(s)*ZF/(ZG+ZF) eq6

V-(s)由叠加原理解出:
V-(s)=V1(s)*ZF/(ZG+ZF) + Vout(s)*ZG/(ZG+ZF) eq7
由以上方程组可以解出:
T(s)=Vout(s)/[V2(s)-V1(s)] ,为黑盒子的闭环传递函数,将T(s)化成标准型:
T(s)=N/(1+M)
M即为此闭环系统的开环传递函数,分析稳定性,即分析M的Bode即可。
荨麻草
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  • 2015-1-15 19:19:10
  • 倒数8
 
对本例而言,默认楼上的eq1,eq2成立,M应该等于:
M=A(s)*ZG/(ZG+ZF) ={1/[(t1*s+1)*(t2*s+1)]} * {R1/[R1+(1/C1*s)//R3]}
greendot
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  • 2015-1-15 23:03:25
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只考虑个Black Box,忽略Source impedance,应该不妥吧。
荨麻草
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  • 2015-1-16 09:25:23
  • 倒数5
 
有道理
想了一下,V1(s)、V2(s)的输出阻抗不为0,Black Box的input impedance不是无穷大
greendot
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  • 2015-1-16 11:13:44
  • 倒数4
 
1 。我的意思是,请看图

左图是标准的差分放大器,

右图是LZ电路的简化,RT1,RT2是电桥的等效 Thevinen 电阻,(R1,R2一般很小,100R or so)
对比之下,RT1+R1,RT2+R2 就是Ra和Rb (忽略电容),所以忽略RT1等是不妥的。


2。至于求Loop Gain的方法,假设电路就如5楼下图,
目测就知道,Feedback factor 是 Zg/(Zg+ZF),所以直接 T(s) = A(s)*Zg/(Zg+ZF),不用像5楼那般推导,简单复杂化。
荨麻草
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  • 2015-1-16 12:05:54
  • 倒数3
 
1.老师的解释,清晰明了,之前我还在纠结,怎么把V1(s)、V2(s)的信号源输出阻抗加进去呢


2.第一眼看这个电路时,我还真没有目测出来,首先想到的是用比较笨的方法...是的,loop gain等于前向通道增益A(s)与Feedback factor的乘积....如此计算,简洁明了,醍醐灌顶
晶纲禅诗
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最新回复
  • 2015-1-17 23:40:25
  • 倒数1
 
因为是超低噪声放大电路,稳定裕量不足时,稍有“风吹草动”,就会工作失常。
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