基于Pspice的放大器環(huán)路的穩定性分析

　　對于一個(gè)富有經(jīng)驗的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，當一個(gè)具有較大反饋電阻RF的系統不穩定時(shí)，意味著(zhù)RF“尋找”運算放大器反向輸入端的寄生電容，是產(chǎn)生振鈴和過(guò)沖的原因。在環(huán)路中，這種現象可稱(chēng)為“過(guò)相移”。反向輸入寄生電容由光電二極管電容和LMH6629輸入電容組成。LMH6629的更高帶寬令問(wèn)題進(jìn)一步惡化——總輸入電容的降低將足以引起過(guò)相移。對于這種情況，最有效的補救方法是在RF兩端并聯(lián)一個(gè)合適的電容(CF)。

　　為找出導致這一現象中低相位裕度的原因，除了全面的筆頭分析，設計人員只能反復試驗，通過(guò)選擇合適的補償元件來(lái)提高系統的穩定性。一個(gè)更嚴密的辦法就是通過(guò)仿真來(lái)獲取對各種頻率下環(huán)路特性的更深入了解。這種辦法比起筆頭分析法要快得多，既不需要復雜的運算，也不會(huì )帶來(lái)計算錯誤的可能。設計人員要做的是在開(kāi)環(huán)情況下觀(guān)察電路，以便了解環(huán)路增益(LG)的幅度和相位情況。仿真操作為用戶(hù)提供了能進(jìn)行高效分析的各種理想元件，從而使得上述分析成為可能。

　　在圖4的仿真電路中，環(huán)路已在A(yíng)C(與相位裕度有關(guān))處斷開(kāi)，同時(shí)保留DC閉環(huán)，以建立合適的操作點(diǎn)。在輸出處用一個(gè)大串聯(lián)電感(L1)和一個(gè)大并聯(lián)電容(C1)即可完成仿真。

　　圖4：為了進(jìn)行仿真，插入大“L”和“C”以斷開(kāi)AC環(huán)路。

　　驅動(dòng)大電容(V_Drive)的交流電源可以設定為1V，在器件輸出端，仿真響應如圖5中的LG函數所示。圖5中的0o低相位裕度印證了圖3中過(guò)高的閉環(huán)頻率響應峰值。為確保電路的穩定性，對應的品質(zhì)因數即相位裕度應大于45o。

　　圖5：開(kāi)環(huán)曲線(xiàn)表明相位裕度不足。

　　請注意：在頻率響應仿真開(kāi)始之前，請確保將輸入電流源(取代光電二極管)設定為“AC 0”;顯示結果需將CF設為0pF;圖5中幅度用實(shí)線(xiàn)表示，相位角用虛線(xiàn)表示;當相位裕度為0dB時(shí)，相位裕度對應LG函數的相位角。

　　如圖6所示，為找到合適的補償電容值來(lái)改善相位裕度，我們可以將針對不同的CF值(圖4電路)的噪聲增益曲線(xiàn)和LMH6629開(kāi)環(huán)增益曲線(xiàn)放在一起。噪聲增益為V(Drive)/V(In_Neg)。請注意LG的仿真低頻值要大于0dB，因為L(cháng)MH6629的宏模型還包括了其差分輸入電阻。