我的全差分电压反馈型放大器的稳定性似乎受反馈电阻值很大影响——RF/RG 比始终正确,到底发生了什么?
 
信号需要增益时,放大器是首选组件。对于电压反馈型和全差分放大器,反馈和增益电阻之比 RF/RG 决定增益。一定比率设定后,下一步是选择 RF 或 RG 的值。RF 的选择可能影响放大器的稳定性。
 
放大器的内部输入电容可在数据手册规格表中找到,其与 RF 交互以形成传递函数中的一个极点。如果 RF 极大,此极点将影响稳定性。如果极点发生的频率远高于交越频率,则不会影响稳定性。不过,如果通过 f = 1/(2πRFCin,amp)确定的极点位置出现在交越频率附近,相位裕量将减小,可能导致不稳定。
 
图 1 的示例显示小信号闭环增益与 ADA4807-1 电压反馈型放大器频率响应的实验室结果,采用同相增益为 2 的配置,反馈电阻为 499 Ω、1 kΩ和 10 kΩ。数据手册建议 RF 值为 499 Ω。
 
 

 

小信号频率响应中的峰化程度表示不稳定性。RF 从 499 Ω增加至 1 kΩ可稍微增加峰化。这意味着 RF 为 1 kΩ的放大器具有充足的相位裕量,且较稳定。RF 为 10 kΩ时则不同。高等级的峰化意味着不稳定性(振荡),因此不建议。
 
 

 

在实验室中验证电路不是检验潜在不稳定性的强制步骤。图 3 显示使用 SPICE 模型的模拟结果,采用相同的 RF 值 499 Ω、1 kΩ和 10 kΩ。结果与图 1 一致。图 3 显示了时域内的不稳定性。
 
 

 

通过在 RF 两端放置反馈电容给传递函数添加零点,可以去除图 4 所示的不稳定性。
 
 

 

RF 的选择存在权衡,即功耗、带宽和稳定性。如果功耗很重要,且数据手册建议反馈值无法使用,或需要更高的 RF 值,可选择与 RF 并联放置反馈电容。此选择产生较低的带宽。
 
为电压反馈型和全差分放大器选择 RF 时,需要考虑系统要求。如果速度不重要,反馈电容有助于稳定较大的 RF 值。如果速度很重要,建议使用数据手册中推荐的 RF 值。忽略 RF 与稳定性、带宽和功率的关系可能妨碍系统,甚至阻碍系统实现完整性能。