负反馈放大电路的稳定性优化

1.稳定性的判别方法

一个负反馈放大电路，如果在整个频段范围内，都不能同时满足幅值平衡条件和相位平衡条件，则这个负反馈放大电路是稳定的。通常是用负反馈放大电路的环路放大倍数的波特图来判断是否稳定。

由于集成运放的普遍应用，直接耦合放大电路具有典型意义。图6.5.2所示为两个具有低通特性的直接耦合放大电路的频率特性，以此为例说明负反馈放大电路稳定性的判别方法。图中fc表示满足幅值平衡条件（6.5.2）的频率，f0表示满足相位平衡条件（6.5.3）的频率。

图6.5.2　负反馈放大电路稳定性的判别

在图6.5.2（a）中，当f = f0，即ΔφA+ΔφF=-180°时，有20lg||＞0，即||＞1，说明满足式（6.5.4）所示的起振条件，因此，此频率特性所代表的负反馈放大电路是不稳定的。

在图6.5.2（b）中，当f=fc，即|A˙F˙|=1时，有ΔφA+ΔφF＜180°，这时，相位平衡条件（6.5.3）不满足。当f = f0时，有|A˙F˙|＜1，幅值平衡条件（6.5.2）不满足。因此，此频率特性所代表的负反馈放大电路是稳定的。

综上所述，根据环路放大倍数的频率特性判别负反馈放大电路稳定性的方法如下：

（1）若在整个频率范围内不存在f0，即附加相移ΔφA+ΔφF不会达到±180°，则此放大电路是稳定的。例如，负反馈放大电路仅含一阶惯性环节时，一般不会产生自激振荡。

（2）若存在f0且f0＞fc，则放大电路是稳定的。

（3）若存在f0且f0＜fc，则放大电路是不稳定的。(www.xing528.com)

2.稳定裕度

在实际应用中，由于环境温度、电源电压、电路元器件参数及外界电磁场干扰等因素的影响，放大电路的工作状态会发生变化，为了使放大电路有足够的可靠性，总是希望放大电路远离自激振荡的平衡条件。因此，规定负反馈放大电路应具有一定的稳定裕度。

1）幅值裕度Gm

定义f = f0时所对应的20lg||的值为幅值裕度Gm，如图6.5.2所示，Gm的表达式为

稳定的负反馈放大电路的Gm＜0，而且|Gm|愈大电路愈稳定，一般认为Gm≤-10dB ，电路就具有足够的幅值稳定裕度。

2）相位裕度φm

如图6.5.2所示，相位裕度φm即f=fc时|ΔφA+ΔφF|与180°的差值，即

稳定的负反馈放大电路的φm＞0，而且φm愈大电路愈稳定，一般认为φm≥45°，电路就具有足够的相位稳定裕度。