因為需要識別下降的微小電壓，所以需要加一級運放，放大這個下降的幅度，如下圖：

 

 

那個時候剛進入社會，實踐經驗不足，為了更好的提升放大性能提高穩定性，想當然的在運放的反相輸入端并了一顆小電容，我記得大概是10nF，如下圖：

 

 

調試程序的時候發現，電池降壓的信號很難檢測到，往往電池充滿發熱很久才能檢測到，這個問題困擾了一段時間沒有解決，朋友帶回香港，跟一個硬件人員一起調試，用示波器一個個腳的看信號，最終發現運放輸出存在短時間的振蕩，而這個振蕩導致了信號采樣問題，于是我很快想到是自己加了這顆電容的問題，并且在腦子中想象了整個振蕩過程，給朋友做了分析。這個畫蛇添足行為，最終導致了這個項目失敗。

 

上幾年做紅外溫度測試儀，溫度范圍是400~1200度，采用PID紅外傳感器，電流轉電壓放大部分電路如下圖：

 

 

測試中發現，在700度附近溫度測量不準，最后用示波器看輸出，發現在這個溫度點上，輸出出現了振蕩，這個時候馬上想到，因為PID傳感器，內阻高，寄生電容大，等價于在反相輸入上并聯了一顆電容，類似鎳氫電池的放大了，所以馬上按如下電路改進：

 

 

在做手機期間，測試發現一些劣質手機充電器，用示波器測量發現，其輸出電壓的紋波，除了100KHz附近的開關紋波外，還有一個5K附近的正弦波基于5V附近波動，比如輸出電壓5V，實際則是在4.8~5.2V之間按5KHz的頻率波動，當時很奇怪怎么產生這個波動的？

 

以上三個案例是我碰到的，雖然前兩個問題解決了，但是還留有困惑，隨著自己對運放理解的深入，認識到這些問題的出現，都是跟相位有關，但是看很多運放方面的書，雖然告訴我們穩定的放大需要一個180度的負反饋，若相位在360度上，可能會引起振蕩，這個還要取決于放大倍數，那么若反饋信號在270度呢？

 

實際上，相位引起的問題并不是太多，我做技術這么多年，也就是碰到這么幾個案例，但是看很多資料，比如PLL鎖相環的濾波，開關電源的反饋，運放的一些參考電路，都寫著需要相位補償，實際中把這些補償去掉，似乎也沒有發現問題，所以這個讓我一直疑惑到底怎么回事？這也讓大家對于相位問題，并不是很關心。

 

去年應朋友邀請錄制了運放方面的視頻，為了要錄制視頻，專門深入的分析了一下相位，終于明白了相位到底怎么回事。

 

我們大部分電路的應用，都是工作在穩態下的，比如放大一個信號，開關電源輸入輸出比較穩定等等，對于穩態信號，相位問題確實不突出，哪怕相位是360度，但只要系統回路放大倍數小于1，也不會引起振蕩，以前三極管剛興起時代，一些放大電路還工作在自舉狀態下，典型的就是AM收音機。但是對于輸入輸出信號存在階躍突變的場合，因為每一個突變，導致系統回路失衡，系統需要再一次平衡，那么這個相位(這兒不討論放大增益)就決定了進入平衡的時間周期，也就是說，相位在180度下，可以最快的進入新的平衡，而相位在360度下，則需要較長的時間進入再一次平衡。大家可以把180度理解為恰阻尼，越偏離180度，阻尼振蕩的時間就越長。

 

下面給大家提供multisim的仿真結果：

 

C1為1uF的效果：進入穩態相對快一些：

 

 

C1為10uF的效果，進入穩態時間較長：

 

 

所以對于存在階躍突變的反饋系統中，我們要盡可能的讓電路工作在180度上，提高系統再一次平衡的速度。

 

 

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