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权威运放应用专家陈永真的运算放大器讲座之五
运算放大器来源于电子线路，与电子技术的发展息息相关。
运算放大器是每位电子工程师必须研习的对象，为了给工程师们提供优质的电子工程知识，电源网有幸邀请国内权威运算放大器应用专家陈永真为大家讲授运算放大器的相关知识。
陈永真，辽宁工业大学教授，长期从事电力电子技术的教学、科研工作。
他所研制的“铁路客车荧光灯逆变器”唯一通过铁道部标准“TB/T2219-81”的全部测试，参加过“十五”期间的国家“863”计划电动汽车重大专项“解放牌混合动力城市客车用超级电容器”项目，并出版电容和通用集成电路等相关领域的专着。
下面请大家认真听陈永真教授的精彩课程吧！
5．集成运算放大器的理论挑战。
为什幺说应用集成运算放大器会遇到理论的挑战？原因很简单，这就是引入了深度负反馈。
电子技术基础课程中，往往是说负反馈的优点多，负反馈的缺点却很少提及，顶多就是深度负反馈可能会引起自激振荡。
那幺在实际应用中应用集成运算放大器受到了哪方面的电子技术基础课程中所学的理论的挑战？
5.1 负反馈需要放大器具有更高的开环增益
世界上的任何事情都是要有付出的，尽管负反馈可以为放大器带来诸多好处，但是在实际上也对放大器性能的要求随之提高了，也许这就是在利用负反馈获得放大器稳定的、优异的特性同时需要付出的代价。
首先：。
信息科学与技术学院模拟CMOS集成电路设计——稳定性与频率补偿学习报告姓名：学号：二零一零年十二月稳定性及频率补偿2010-12-3一、自激振荡产生原因及条件1、自激振荡产生原因及条件考虑图1所示的负反馈系统，其中β为反馈网络的反馈系数，并假定β是一个与频率无关的常数，即反馈网络由纯电阻构成，不产生额外的相移(0βϕ= )；H (s )为开环增益，则()H s β为环路增益。
所以，该系统输入输出之间的相移主要由基本放大电路产生。
图1 基本负反馈系统 该系统的闭环传输函数(即系统增益)可写为：()()1()Y H s s X H s β=+ 由上式可知，若系统增益分母1()H s j βω==-1，则系统增益趋近于∞，电路可以放大自身的噪声直到产生自激振荡，即：如果1()H j βω=-1，则该电路可以在频率1ω产生自激振荡现象。
则自激振荡条件可表示为：1|()|1H j βω=1()180H j βω∠=-注意到，在1ω时环绕这个环路的总相移是360 ，因为负反馈本身产生了180 的相移，这360 的相移对于振荡是必需的，因为反馈信号必须同相地加到原噪声信号上才能产生振荡。
为使振荡幅值能增大，要求环路增益等于或者大于1。
所以，负反馈系统在1ω产生自激振荡的条件为：(1)在该频率下，围绕环路的相移能大到使负反馈变为正反馈；(2)环路增益足以使信号建立。
2、重要工具波特图判断系统是否稳定的重要工具是波特图。
波特图根据零点和极点的大小表示一个复变函数的幅值和相位的渐进特性。
波特图的画法：(1)幅频曲线中，每经过一个极点P ω(零点Z ω)，曲线斜率以-20dB/dec(+20dB/dec)变化；(2)相频曲线中，相位在0.1P ω(0.1Z ω)处开始变化，每经过一个极点P ω(零点Z ω)，相位变化-45 (±45 )，相位在10P ω(10Z ω)处变化-90 (±90 )；(3)一般来讲，极点(零点)对相位的影响比对幅频的影响要大一些。
放大电路的频率补偿一、概述放大电路中的频率补偿是指在放大电路中加入相应的电路元件以使信号在不同频率下获得相同的增益，即在许多频率点上获得平坦的增益特性。
这种补偿电路是用来对放大电路的频率响应进行修正的，以确保放大电路对不同频率的信号进行准确的放大。
二、放大电路的频率响应放大电路在不同频率的信号输入下会产生不同的增益，通常会发生低频降低、高频升高的问题。
这是由于不同频率的信号经过传输后的电容、电感和电阻等电路元件的响应不同。
如果不进行修正，放大电路在不同频率下的输出信号将会失真，从而影响信号的传输质量。
三、频率补偿电路的分类1、毛刺电路毛刺电路是一种常见的频率补偿电路，用于平衡高频放大器在频谱上的响应。
在高频范围内，放大器电容和电阻之间的反馈路径会产生毛刺。
这时，可通过在反馈路径中添加一个毛刺电路，以平衡反馈路径上的响应。
2、反馈电容电路反馈电容电路也是常见的频率补偿电路之一，它通过在反馈回路中添加一个带有大电容的元件来平衡放大器在低频范围上的响应。
反馈电容电路还有一个优点，即可以抑制放大器的直流漂移。
3、半导体电子组件半导体电子元件也是常用的频率补偿电路之一。
在集成电路中，由于工艺的限制，晶体管的实际功率增益随频率而降低。
在这种情况下，可以通过添加半导体电子组件来抵消不同频率下的功率损失，从而实现频率补偿。
4、LC网络LC网络也是一种常见的频率补偿电路，它利用电感和电容来平衡放大器的频率响应。
对于低频区域，电感可以将低频信号过滤掉，而对于高频区域，电容则可以将高频信号过滤掉。
因此，通过调整电感和电容的组合，可以实现放大器在整个频率范围内的平坦增益特性。
四、应用实例频率补偿电路在实际应用中非常广泛。
例如，在功率放大器中，频率补偿电路用于保持电路的增益平坦，实现高品质的声音传输。
另外，在无线电通信领域，频率补偿电路是必要的，因为无线电信号在传输过程中会受到频率偏移影响，导致信号质量下降。
频率补偿电路可以对这种偏移进行补偿，以确保信号传输质量。
运放电路的补偿
运放电路的补偿是指在设计和调试过程中，为了使运放电路的性能更加稳定和可靠，对电路进行一系列的优化和调整。
一般来说，运放电路需要进行两种类型的补偿：频率补偿和稳定性补偿。
频率补偿是指通过对电路的电容、电阻等元件进行调整，使得运放电路在不同频率下的增益、相位等性能指标可以保持稳定。
这种补偿方法主要应用于高频运放电路中，如功率放大器、滤波器等。
稳定性补偿是指通过对运放电路的反馈回路进行调整，使得电路的输出稳定性更高、抗干扰能力更强。
在运放电路中，反馈回路的设计和调整非常重要，因为反馈回路的稳定性直接影响整个电路的性能和可靠性。
总之，对于运放电路的补偿，设计师需要深入了解电路的工作原理和性能特点，结合实际应用需求，通过合理的元件选型、电路布局和参数调整等手段，使得电路在不同工作条件下能够保持稳定、可靠的性能表现。
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