劉婉晴

摘要：負(fù)反饋對(duì)于改進(jìn)放大器的多項(xiàng)性能具有重要作用，而且隨著反饋深度的增加改進(jìn)性能會(huì)顯著增強(qiáng)，值得注意的是負(fù)反饋的引入會(huì)影響到放大器運(yùn)行的穩(wěn)定性，主要原因在于其引發(fā)自激振蕩?；谝陨蟽?nèi)容，本文著重分析負(fù)反饋放大電路自激振蕩的產(chǎn)生原因、條件、穩(wěn)定性等，總結(jié)并提出自激振蕩的消除對(duì)策。

關(guān)鍵詞：負(fù)反饋放大電路;自激振蕩;原因;消除方法

自激振蕩是指沒(méi)有外部激勵(lì)信號(hào)作用的情況下所產(chǎn)生的一種穩(wěn)定且持續(xù)的震蕩，站在數(shù)學(xué)的角度來(lái)看，自激振蕩出現(xiàn)在某些非線(xiàn)性系統(tǒng)中，表現(xiàn)為自由震蕩[1]。在負(fù)反饋放大電路中，自激振蕩是指負(fù)反饋放大電路的使用過(guò)程中，對(duì)放大電路的輸出信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)其頻率和幅值不同于輸入信號(hào)，甚至在沒(méi)有輸入信號(hào)的情況下產(chǎn)生輸出信號(hào)，最為典型的就是直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?。?fù)反饋電路中自激振蕩的存在會(huì)對(duì)電路造成負(fù)面影響，基于此，需要深入研究自激振蕩的產(chǎn)生原因及條件，確定其對(duì)負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的影響，進(jìn)而確定消除對(duì)策，提升負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性[2]。

一、負(fù)反饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的原因及條件

負(fù)反饋放大電路在工作過(guò)程中，如果發(fā)生工作位于通頻帶意外的情況，相移會(huì)明顯增大，就有可能造成負(fù)反饋電路成為正反饋，引發(fā)負(fù)反饋放大電路自激振蕩，如圖1所示。

此時(shí)，可以總結(jié)負(fù)反饋放大電路自激振蕩的兩大產(chǎn)生條件

二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分析

放大電路具體使用過(guò)程中，提升開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的方法多為連接更多放大電路，此時(shí)在多個(gè)串聯(lián)的放大電路中植入一個(gè)負(fù)反饋，將會(huì)造成放大電路運(yùn)行相位信號(hào)的偏移，出現(xiàn)自激振蕩的問(wèn)題，給放大電路的正常運(yùn)行造成負(fù)面影響。綜合近些年關(guān)于負(fù)反饋放大電路的研究發(fā)現(xiàn)，AF（環(huán)路放大倍數(shù)）附加相移與自激振蕩的產(chǎn)生之間存在密切聯(lián)系，可以通過(guò)分析AF附加相移來(lái)判斷放大電路是否可以穩(wěn)定運(yùn)行[3]?；诖耍瑔喂?、兩級(jí)放大電路可以保持保持較高的穩(wěn)定性，能夠在負(fù)反饋植入的情況下保持正常工作，當(dāng)放大電路達(dá)到三級(jí)及以上時(shí)，相移為180°的頻率將會(huì)存在。此時(shí)，放大電路也就具備了產(chǎn)生自激振蕩的基礎(chǔ)條件，當(dāng)>1的信號(hào)被給予時(shí)，整個(gè)方法電路就會(huì)在負(fù)反饋的影響下產(chǎn)生自激振蕩。除此之外，相關(guān)研究指出，隨著放大電路級(jí)數(shù)的增加以及引入負(fù)反饋深度的增加，自激振蕩的發(fā)生率就越高。

除以上內(nèi)容外，負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性受到諸多外界因素的影響，如電源、電壓、大氣壓力等，在日常使用過(guò)程中需要注重以上因素，采取相應(yīng)的對(duì)策來(lái)穩(wěn)定負(fù)反饋放大電路。例如將負(fù)反饋放大電路置于恒溫箱內(nèi)以減輕溫度對(duì)頻率穩(wěn)定性的影響、做好負(fù)反饋放大電路電源的穩(wěn)壓工作以減輕電壓波動(dòng)對(duì)頻率穩(wěn)定性的影響等[4]。

三、負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法

1.電容矯正

消除負(fù)反饋放大電路自激振蕩均需要從其產(chǎn)生條件入手，而且在正常情況下，上文兩個(gè)可以造成負(fù)反饋放大電路自激振蕩的條件中一項(xiàng)被消除，整個(gè)放大電路的自激振蕩問(wèn)題都將得到解決。電筒矯正主要通過(guò)破壞自激振蕩的幅值條件來(lái)達(dá)到消除自激振蕩的目的。電容矯正中往往選擇整個(gè)電路中時(shí)間常數(shù)最大的回路，確定一個(gè)合適的電容C連接在兩側(cè)，以至于其時(shí)間常數(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大，降低對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)頻率，使得高倍放大倍數(shù)顯著降低，幅值也對(duì)應(yīng)降低到0°以下（圖2）。從總體上看，電容矯正的方法具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)電容C的容量要求較高，而且電容矯正作用下的負(fù)反饋放大電路頻帶會(huì)明顯變窄，不利于負(fù)反饋放大電路反映快速變化[5]。

2.RC滯后補(bǔ)償

RC滯后補(bǔ)償是在電容補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上增加一個(gè)電阻R，其目的是糾正電容滯后補(bǔ)償造成的頻帶降低問(wèn)題，使其可以在一定程度上展寬（圖3）。RC滯后補(bǔ)償中需要正確平衡電阻R與電容C的關(guān)系，確保其引入的零點(diǎn)可以與次極點(diǎn)f2相同，進(jìn)而消除次極點(diǎn)這一因子的影響，此時(shí)次極點(diǎn)f2被更大的次極點(diǎn)f3所取代，帶寬就會(huì)得到明顯改善，同時(shí)負(fù)反饋電路的自激振蕩問(wèn)題也得到改善。

3.超前補(bǔ)償法

超前補(bǔ)償法的原理是將0°的相位向前移動(dòng)，在0°超前的影響下，負(fù)反饋放大電路自激振蕩的相位條件被破壞，自激振蕩電路也順利消除，負(fù)反饋放大電路恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)（圖4）。超前補(bǔ)償電路在Rf的兩端分別接上電容C，F(xiàn)的相頻特性具有超前的特點(diǎn)，相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，其最大超前相位為90°，如果AF的相頻特性中0°對(duì)應(yīng)的相位移動(dòng)處于臨界狀態(tài)，也就是相位在180°左右，則可以直接選擇并調(diào)整至合適的值，使得0°點(diǎn)的相移發(fā)生變化，消除自激振蕩，保持負(fù)反饋電路的穩(wěn)定。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，負(fù)反饋放大電路自振蕩的概率大，生活中常見(jiàn)的有信號(hào)發(fā)射器的自激振蕩、無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸中的自激振蕩以及計(jì)算機(jī)上發(fā)生的自激振蕩，消除自激振蕩的重要前提是深入了解其產(chǎn)生原因，進(jìn)而確定針對(duì)性的對(duì)策來(lái)加以改善，以便提升負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性，減少負(fù)反饋放大電路在使用過(guò)程中出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘博文， 張大前. 功率放大電路的自激振蕩抑制裝置和方法：， CN111130467A[P]. 2020.

[2]黃明， 徐德仁， 李爭(zhēng)平. 寬帶放大電路自激振蕩成因分析與抑制的研究[J]. 電測(cè)與儀表， 2018.

[3]陳虹， 張朝陽(yáng)， 李小民，等. 一種交流信號(hào)處理電路自激振蕩的解決方法：， CN107356850A[P]. 2017.

[4]畢峰， 鄒弘毓， 王穎. 電流負(fù)反饋放大電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 知識(shí)經(jīng)濟(jì)， 2020， No.526（06）：72-73.

[5]黃明， 丁照雨， 李爭(zhēng)平，等. 電纜分布電容引起的寬帶放大電路自激振蕩探討[J]. 電子器件， 2018， v.41（02）：121-125.