針對(duì)容性負(fù)載的線性功率放大電路的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
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2．3 功率設(shè)計(jì)軟件的穩(wěn)定性分析
采用APEX公司的功率設(shè)計(jì)軟件可以在一階穩(wěn)定性分析基礎(chǔ)之上進(jìn)一步提高分析精度。功率設(shè)計(jì)軟件分析的性能指標(biāo)(部分)如下：估計(jì)的閉合頻率為1 333．521 kHz；建議的最大帶寬為42．169 65 kHz；估計(jì)的閉合率為20 dB／dec；估計(jì)的相位裕度為54．144 3°；總的輸出電阻Zout為54．64 Ω；Zout／Cload的極點(diǎn)頻率fp2為274．789 085 4 kHz；直流的小信號(hào)交流增益1／β為25．6dB；噪聲增益為15.9dB；Noise Gain的極點(diǎn)頻率fp5為9．824 379 039 kHz；噪聲增益的零點(diǎn)頻率fz1為1．568 598 037 kHz；Cf／Rf的極點(diǎn)頻率fp6為98．243 786 57 kHz；Rf／Cf的零點(diǎn)頻率fz2為11 691．010 6 kHz。建議的最大帶寬指的是環(huán)路增益Ao1β減小到20 dB處的頻率，相當(dāng)于Ao1與1／β的差值為20 dB。如圖11，圖12所示，在1．5 kHz處的相位裕度為54．1°。
2．4 Spice仿真的穩(wěn)定性分析
如圖13所示，利用APEX提供的PA85的宏模型，在NI公司的Multisim 10仿真器下，構(gòu)建線性功率放大電路的Spice模型。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/179842.htm
如圖14所示，根據(jù)Spice環(huán)路增益測(cè)試法，將原有的輸入信號(hào)端置零，在反饋接入點(diǎn)串聯(lián)上1 GH的電感L、并聯(lián)上1 GF的電容C，加入測(cè)試信號(hào)源Vin，其中環(huán)路增益Ao1β為Bode_OUT與Bode_IN之比，采樣點(diǎn)設(shè)置為MultisimTM允許的最大值1000。
如圖15所示，考慮到放大器開環(huán)增益普遍具有的離散性，該誤差是可以接受的，但是相位裕度通常必須大于45°。
2．5 實(shí)際電路的穩(wěn)定性分析
如圖16所示，由于實(shí)際電路很難將反饋網(wǎng)絡(luò)斷開，因此可以采用“方波測(cè)試法”檢測(cè)相位裕度。該方法是在1 kHz的頻率下，調(diào)節(jié)輸入的幅度，使其輸出方波達(dá)到2Vpp，并在不同的輸出直流偏置下，檢測(cè)輸出方波頂部的超調(diào)和振蕩，并對(duì)照開環(huán)相位裕度與阻尼系數(shù)的關(guān)系曲線，從而得到較完整的相位裕度，以確保在不同應(yīng)用下無異常。最壞情況是當(dāng)輸出直流偏置為零時(shí)，導(dǎo)致Ro為最大值，此時(shí)，阻尼系數(shù)大約為0．7，相位裕度大約為50°。
3 結(jié)語
線性功率放大電路的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作，尤其是在針對(duì)容性負(fù)載時(shí)，極點(diǎn)和零點(diǎn)的設(shè)置變得更加復(fù)雜，這些都可以借助功率設(shè)計(jì)軟件、模型仿真和實(shí)物檢測(cè)的方法來解決這些問題。本次穩(wěn)定性設(shè)計(jì)是在提高帶寬的同時(shí)，處理好了極點(diǎn)和零點(diǎn)的問題，從而避免了超調(diào)和振蕩，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所做的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)是有效的、可行的。
評(píng)論