【導讀】許多種精密應(yīng)用均具有感應(yīng)光線的功能，并可將光感信息轉(zhuǎn)換成有用的數(shù)字信號。設(shè)計人員必須要借助Bode圖精心地對應(yīng)用前端的電路不穩(wěn)定性進行校正。
許多種精密應(yīng)用均具有感應(yīng)光線的功能，并可將光感信息轉(zhuǎn)換成有用的數(shù)字信號。設(shè)計人員必須要借助Bode圖精心地對應(yīng)用前端的電路不穩(wěn)定性進行校正。
圖1，此雙晶體管電路是一個用于點亮LED的高增益放大器。
在系統(tǒng)前端，前置放大器將光電二極管的電流輸出信號轉(zhuǎn)換為可用電壓電平。圖1顯示的是該系統(tǒng)的前端電路，其由一個光電二極管、一個運算放大器以及一個反饋網(wǎng)絡(luò)組成。該系統(tǒng)的傳輸函數(shù)為：
其中，AOL（jw） 為頻率的放大器開環(huán)路增益；b為系統(tǒng)反饋系數(shù)，即1/（1+ZIN/ZF）；ZIN為分布式輸入阻抗，即 RPD||jw（CPD+CCM+CDIFF）；ZF為分布式反饋阻抗，即 RF||j（CRF+CF）。
Bode 圖是確定穩(wěn)定性的一個有用工具。針對本設(shè)計的Bode圖包括放大器的開環(huán)路增益和1/b曲線。確定噪聲增益頻率響應(yīng)的一些系統(tǒng)因素為：光電二極管寄生效應(yīng)、運算放大器的輸入電容，以及放大器反饋環(huán)路中的RF、CRF和CF。
圖2，開環(huán)增益頻率響應(yīng)和反饋增益頻率響應(yīng)的閉合速度是20dB/decade。
圖2顯示了1/b曲線的頻率響應(yīng)和放大器的開環(huán)路增益響應(yīng)：fP=1/（2w（RPD||RF） （CPD+CCM+CDIFF+CF+CRF）） 以及fZ+1/（2w（RF）（CF+CRF））。AOL（jw） 曲線與1/b曲線在興趣點 （interesting point） 相交。兩條曲線的閉合速度表明了系統(tǒng)相位裕度，從而可對穩(wěn)定性進行預(yù)測。例如，兩條曲線的閉合速度為20dB/decade。這里，放大器帶來大約 -90°的相移，反饋系數(shù)帶來大約0°相移。通過增加 AOL（jw） 相移的1/b相移，系統(tǒng)的相移可為-90°，其相位裕度為90°，從而帶來穩(wěn)定的系統(tǒng)。如果這兩條曲線的閉合速度為40dB/decade，則表明相移為 -180°，相位裕度為0°，該電路會隨階躍函數(shù)輸入發(fā)生振蕩或振鈴。
校正電路不穩(wěn)定性的一種方法是添加反饋電容器CF，或者使放大器擁有不同的頻率響應(yīng)或不同的輸入電容。允許放大器帶寬、輸入電容和反饋電阻器值變化的一種比較保守的計算方法是讓系統(tǒng)的1/b極點位于半頻以下，而兩條曲線恰恰會在該頻率處相交：
其中，fGBW為放大器的增益帶寬乘積。在本設(shè)計中，系統(tǒng)相位裕度為65°，階躍函數(shù)的過沖為5%。
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