运放震荡自激原因及解决办法

红灯记

运放震荡自激
OP37等运放，在设计时,为了提高高频响应，其补偿量较小，当反馈较深时会出现自激现象。通过测量其开环响应的BODE图可知，随着频率的提高,运放的开环增益会下降，如果当增益下降到0db之前，其相位滞后超过180度，则闭环使用必然自激。

自激振荡的引起，主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成，由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容，这样在级间都存在R-C相移网络，当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移。此外，在运放的外部偏置电阻和运放输入电容，运放输出电阻和容性负载反馈电容，以及多级运放通过电源的公共内阻，甚至电源线上的分布电感，接地不良等耦合，都可形成附加相移。结果，运放输出的信号，通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移，且若反馈量足够大，终将使负反馈转变成正反馈，从而引起振荡。

解决办法

一、电容校正

运放反馈电阻并接反馈电容

接入的电容相当于并联在前一级的负载上，在中、低频时，由于容抗很大，所以这个电容基本不起作用。高频时，由于容抗减小，使前一级的放大倍数降低，从而破坏自激振荡的条件，使电路稳定工作。

这种校正方法实质上是将放大电路的主极点频率降低，从而破坏自激振荡的条件，所以也称为主极点校正。

防止运放自激的一般取几皮法到几百皮法，看工作的频率以及运放的型号来定。简单点说加的电容越大，带宽越窄。

二、RC校正

在运放的输出端串上一个小电阻再连到后级。



利用RC校正网络代替电容校正网络，将使通频变窄的程度有所改善。在高频段，电容的容抗将降低，但因有一个电阻与电容串联，所以RC网络并联在电路中，对高频电压放大倍数的影响相对小一些，因此，如果采用RC校正网络，在消除自激振荡的同时，高频响应的损失不如仅用电容校正时严重。

校正网络应加在时间常数最大，即极点频率最低的放大级。通常可接在前级输出电阻和后级输入电阻都比较高的地方。

校正网络中R、C元件的数值，一般应根据实际情况，通过实验调试最后确定。也有一些文献介绍了进行理论分析和估算的参考方法。

三、电源接线旁路措施

电源引线不仅具有一定电阻，还有一定的电感和分布电容，因此当有许多运放接到同一根电源线时，，将通过这些因素产生相互之间的影响，解决的办法是在印刷电路板插座上的正负电源的接线端与地之间接上几十uF的电解电容和0.01uF的陶瓷电容相并联，如果运放是作为宽频放大，须选用低电感量的电容。

四、高增益多级放大时电源隔离

电源回馈自激。从运算放大器的内部结构分析，他是一个多级的放大电路，一般的运放都是3级以上电路组成，前级完成高增益放大和电位的移动，第2级完成相位补偿功能，末级实现功率放大。如果供给运放的电源的内阻较大，末级的耗电会造成电源的波动，此波动将影响前级的电路的工作，并被前级放大，造成后级电路更大的波动，如此恶性循环，从而产生自激。

尽量将末级功率放大的电源与其它放大电路的电源分开。

五、外界干扰

确切的说，这并不算自激，但现象和自激相似。输出产生和输入无关的信号。

因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中，有50Hz和100Hz的工频干扰，数百Hz的中波广播干扰，数MHz的短波干扰，几十到几百MHz的电视广播和FM广播干扰，1GHz左右的无线通讯干扰等。

如果电路设计屏蔽不佳，干扰容易引入电路，并被放大。