今天我們來學(xué)習(xí)電容對(duì)運(yùn)放穩(wěn)定性的影響，這是最后一部分內(nèi)容，之后還有兩次總結(jié)和回顧就結(jié)束了運(yùn)放提高課的全部內(nèi)容，感覺還有點(diǎn)意猶未盡。下面我們先來看一下輸出電容對(duì)穩(wěn)定性影響，上節(jié)課提到，當(dāng)運(yùn)放接成跟隨器的形式的時(shí)候，其相應(yīng)的相角裕度將會(huì)比較小，穩(wěn)定性比較差，如果輸出端再接一個(gè)100pF或50pF的電容將會(huì)使運(yùn)放的穩(wěn)定性變差，由于運(yùn)放內(nèi)部是由三級(jí)構(gòu)成，輸入級(jí)、放大級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)，這里每一級(jí)的輸出都會(huì)經(jīng)電阻和電容的并聯(lián)接地，根據(jù)第二十集的內(nèi)容我們知道，電阻和電容的并聯(lián)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)極點(diǎn)，所以輸入級(jí)、放大級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)的電阻和電容都會(huì)引入一個(gè)極點(diǎn)，其中放大級(jí)極點(diǎn)為低頻極點(diǎn)，輸入級(jí)極點(diǎn)為高頻極點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)級(jí)極點(diǎn)介于兩者之間，而運(yùn)放輸出端再接一個(gè)電容時(shí)，就會(huì)使得驅(qū)動(dòng)級(jí)極點(diǎn)頻率降低，從而使得相角提前到達(dá)-180度，使得相角裕度變小，從而使得穩(wěn)定性變差。

而相應(yīng)的解決辦法有兩種，一是通過與輸出電容并聯(lián)一個(gè)電阻來解決，通過并聯(lián)電阻使得驅(qū)動(dòng)級(jí)極點(diǎn)頻率增加，但是這里有一個(gè)問題，并聯(lián)電阻將成為負(fù)載要分得一部分電流。另一種方法，如下圖所示，輸出經(jīng)過電阻再經(jīng)電容接地，這同樣會(huì)帶來問題，會(huì)有電流流過該電阻使得電阻將分得一部分電壓使得運(yùn)放輸出端和電容電壓不同，需要電阻的阻值很小。

至于為什么串聯(lián)電阻會(huì)解決該問題，這要回到我們之前學(xué)過的內(nèi)容，它雖然沒有改變?cè)摌O點(diǎn)，但是它又引入了一個(gè)零點(diǎn)，從而會(huì)抵消該極點(diǎn)的作用，使得相位在沒有到達(dá)-180度之前再回到-90度。

接下來再看一下輸入級(jí)電容對(duì)運(yùn)放穩(wěn)定性的影響，下圖為同相放大器，并在反相輸入端經(jīng)電容接地。

再對(duì)反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，得到其反饋環(huán)節(jié)為一階系統(tǒng)，之前提到過，運(yùn)放可以等效為理想一階系統(tǒng)，這樣整個(gè)系統(tǒng)就為二階系統(tǒng)，二階系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，由于電容的引入，將會(huì)使得系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，當(dāng)R2很大時(shí)，此極點(diǎn)頻率將比較低，這樣對(duì)穩(wěn)定性影響比較大，當(dāng)有時(shí)需要將該電路接成跟隨器的形式的時(shí)候，往往在PCB板上只焊上R2，而不焊上R1，這樣只要R2足夠大，不需要很大的C1就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率比較低的極點(diǎn)，而且有的時(shí)候板子上可能并沒有這個(gè)電容，只是由于R2的一端距離反相輸入端比較遠(yuǎn)，走線和平面上的鋪銅間會(huì)有寄生電容的存在，這個(gè)電容和大的R2進(jìn)行組合，也會(huì)給環(huán)路的穩(wěn)定性帶來不好的影響，改善方法為，第一種可以通過降低反饋電阻，這樣該極點(diǎn)的頻率不至于過低，

第二種是在R2端通過合理并聯(lián)電容使得反饋環(huán)節(jié)不為一階系統(tǒng)，這樣就抵消了輸入電容的影響。

再回顧一下上集的穩(wěn)定性判據(jù)，相位裕度為環(huán)路增益為1時(shí)的相位再加上180度，當(dāng)然，1/B越大，環(huán)路穩(wěn)定性越好，當(dāng)然最差情況是接成跟隨器的形式。運(yùn)放為了能夠等效為理想一階系統(tǒng)，它是利用電容在內(nèi)部對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，使得主極點(diǎn)頻率比較低，而次極點(diǎn)在0dB之外，但也使帶寬減小。所以，對(duì)于某些運(yùn)放來說，datasheet中會(huì)規(guī)定在大于某個(gè)增益環(huán)路才是穩(wěn)定的。再來說一下比較器，從根本上來說，其結(jié)構(gòu)與運(yùn)放有區(qū)別，比較器通常不需要電容在內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)償，這樣它的主極點(diǎn)可以在頻率比較高的地方，使帶寬增加，比較器通常用于開環(huán)狀態(tài)，比較器相對(duì)于運(yùn)放來說，帶寬更大，速度更快，運(yùn)放其實(shí)也可以當(dāng)做比較器來用，只要其速度足夠快，而比較器往往不能當(dāng)做運(yùn)放來用，當(dāng)然如果接成跟隨器的形式，往往是不穩(wěn)定的，但是當(dāng)接成一定放大倍數(shù)的時(shí)候就要再具體分析了。