我進了一家類比電子大公司。這是我的第一份工作,我睜大眼睛面對各種新問題,興奮不已。

我遇到的其中一個問題是關於放大器電路的穩定性。在這個應用中,帶容性負載的緩衝放大器電路像鳥在唱歌。我周圍的很多同事都是專家,所以我四處詢問,尋找解決辦法。一個專家級的資深工程師給出建議:「哦,在放大器輸出和負載電容之間加一個100Ω的負載電阻。」我問為什麼,他說:「你就這樣做吧,相信我,肯定沒錯。」

我按照他的建議新建了一個電路,發現電路還是在振盪。新電路仍在唱歌,但是產生了一個新頻率。我找到之前給我建議的那個工程師,他再一次建議:「將100Ω電阻改為500Ω電阻」,但他沒有解釋為什麼。我的問題解決了,但是由於我工作太多,好幾年了我都沒有仔細思考他的建議有何道理。現在問題又出現了,我需要知道到底發生了什麼事!

當時我不知道,但是現在知道了,連接在放大器輸出端的電容和電阻會改變放大器的開迴路增益曲線。負載電容CL、負載電阻RL和放大器的開迴路電阻RO合在一起,會在開迴路增益曲線中引入一個極點,而CL和RL會在開迴路增益曲線中引入零(圖1)。只要在開迴路增益曲線與閉迴路增益曲線相交之前相互抵消,創建極點和零點就不會破壞放大器的穩定性。如果開迴路增益和閉迴路增益曲線以40dB/十倍頻程的閉合速率相交,則放大器電路將處於較不穩定的狀態,在更壞的情況下,甚至還會振盪。

20200122TA61P1 圖1 具有容性負載的緩衝放大器電路可(a)略微穩定,或(b)非常穩定。將開迴路增益AOL和閉迴路增益ACL之間的閉合速率保持在20dB/十倍頻程。

透過下面的公式可以找到該電路中極點和零點位置:

20200122TA61P1-1

20200122TA61P1-2

這個例子給我的啟發是什麼?我明白了為什麼工程師的經驗法則行之有效。如果你也瞭解一般準則,也可以做到。但如果你還是不明白該解釋,麻煩可能再次找上門。

(參考原文: Just use a 100Ω resistor: Understanding a rule of thumb for oscillating amplifiers,by Bonnie Baker,EDN China Jenny Liao編譯)

本文原刊登於EDN China網站