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博文連載：看一個TI老工程師如何馴服精密放大器 單位增益穩定的運放在增益大于等于1的情況下是穩定的，增益更小的時候還正確嗎？怎么辦？ 這個問題在E2E論壇上隔段時間就出現。好吧，來個簡潔的答案：反向衰減器穩定。你想知道為什么嗎？關于這個問題有很多方法來看，快速閱讀以下內容也許能讓您對運放穩定性有更清楚的認識。 
思考這個問題： 如果G=-0. 1時不穩定， 那更低增益則情況更糟， 是這樣嗎？我們來畫一個單位增益放大器， 反饋電阻為1Ω， 如figure 2。然后假設可能的電路板泄露形成一個輸入電阻，R1=10GΩ。這個雜散“輸入信號”被很低的增益反向放大。這個電路不穩定嗎？當然穩定。這個只是一個無實際輸入的單位增益的緩沖器。它是穩定的。
運放的穩定性和輸出信號反饋了多少到反向輸入端有關系。穩定性方面的專家稱之為反饋因子β。單位增益時，全部輸出信號反饋到反向輸入端，所以β為1。Figure2例子中本質上一樣，幾乎把所有的輸出信號反饋到反向輸入端。 Figure 3a 中是一個反向放大器，3b中是一個正向放大器。兩個電路是一樣的，只是輸入信號加在了不同的節點上。兩個電路反饋了同樣多的輸出信號到反向輸入端，所以他們的穩定性一樣，β值相同。
有些運放專家使用術語“噪聲增益”，這么命名是因為運放的輸出電壓噪聲以此系數放大。這只是量化反饋的另一種方式。一個運放電路容易振蕩或不穩定是內部噪聲通過放大并反饋到反向輸入端而引起的。Figure 3a中的反向放大器，噪聲增益β和figure 3b相同，所以和它的堂兄figure 3b有著相同的穩定性，即使輸入信號增益不同。 電路的噪聲增益能小于1嗎？β能大于1嗎？當反饋回路上加入增益，有可能出現噪聲增益小于1，β大于1的情況（即反饋回路上有把反饋信號放大的環節）。大反饋環路下的多個放大器，例如控制系統，將會遇到這個問題。這個問題也會出現在三極管（共集電極或共源極接法）在反饋環路里的情況。這些電路會有復雜的穩定性問題。 當然，在反向衰減器中有其他可能導致不穩定或振蕩的原因。容性負載，過高的阻值或反向輸入端過多的電容都會引起不穩定，但這些不穩定和最基本的反向衰減電路并無關。關于反向衰減器“風險”的錯誤想法還會持續。請放輕松，使用TINA-TI 或者其他SPICE仿真工具來仿真、驗證其穩定性。如果有疑問，可以到論壇上與專家交流。 |
