零ESR濾波電容對反饋回路補償?shù)挠绊?/h1>
如果你設計的是反饋回路，那么負反饋就是你忠實的朋友，對穩(wěn)定性有好處；而正反饋則會把你的放大器變成一個震蕩器。反饋回路使用的是反相放大器，相移為180度。但還有一些其它的因素會影響這個180度相移，如果影響過大，就會超過你的裕度，可能將友好的負反饋變成危險的正反饋。
除提到你的電源為電壓模式控制外，你沒給我任何有關(guān)電路的細節(jié)，但這不妨礙我回答你的問題。一個人智商很高(順帶一提，是181)有這個好處：對這類電路細節(jié)，即使你沒有說清楚，我也幾乎了如指掌。你使用了一個降壓轉(zhuǎn)換器，其輸出有一個類似下圖所示的LC電路：
圖1：SPICE仿真
假設電容的ESR為零，該LC就是一個低通濾波器，其-3db拐點頻率為：
這是一個雙極電路，因此其拐點頻率以上的頻響曲線斜率為-40dB/decade(12分貝/倍頻程)。圖1的SPICE仿真結(jié)果可看到這一點。請注意拐點頻率附近的輸出特征諧振“峰”(圖中實線)和0到180度快速相位變化(圖中虛線)。由于相位變化很快，回路很難穩(wěn)定。該頻率附近的任何信號都會很快變成正反饋信號。怎么了得！
作為經(jīng)驗之談，當電路(指單極電路)處于最大相位滯后為90度的零增益時，頻響曲線斜率最好為-20dB/decade (6分貝/倍頻程)。那就要有辦法將-40dB/decade變?yōu)?20dB/decade而不需增加任何成本。我們可用一個寄生元件來實現(xiàn)這樣的頻響…即借助電容的ESR來實現(xiàn)零增益時所希望的頻響。
電阻RESR和電容CAP構(gòu)成的RC電路的拐點頻率為：
在該拐點頻率以上，頻響曲線的斜率從-40dB/decade變成 -20db/decade….這正是零增益時我們想要的結(jié)果。就讓我們來看看，在我們感興趣的頻率范圍內(nèi)增加一個適當?shù)拇?lián)ESR(100毫歐)，頻響會怎樣?
圖2：增加電容ESR
注意：現(xiàn)在的相位是按90度變化，而不是180度。
ESR最好小點，畢竟ESR上的損耗意味著能量浪費。因此，人們都喜歡ESR為零的電容(包括陶瓷電容)。不過，我們還必須考慮電源回路的設計。通常，這相當于在單零點(Type-2)補償電路上添加一個電容來構(gòu)成一個雙零點(Type-3)電路。如果有機會的話，我很樂意在以后再詳細討論這種雙零點補償電路。另一個簡化反饋電路的方法是使用電流模式控制(這種模式允許我們將輸出等效成一個電流源，并將濾波電感從反饋回路去除。
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如果你設計的是反饋回路，那么負反饋就是你忠實的朋友，對穩(wěn)定性有好處；而正反饋則會把你的放大器變成一個震蕩器。反饋回路使用的是反相放大器，相移為180度。但還有一些其它的因素會影響這個180度相移，如果影響過大，就會超過你的裕度，可能將友好的負反饋變成危險的正反饋。
除提到你的電源為電壓模式控制外，你沒給我任何有關(guān)電路的細節(jié)，但這不妨礙我回答你的問題。一個人智商很高(順帶一提，是181)有這個好處：對這類電路細節(jié)，即使你沒有說清楚，我也幾乎了如指掌。你使用了一個降壓轉(zhuǎn)換器，其輸出有一個類似下圖所示的LC電路：
圖1：SPICE仿真
假設電容的ESR為零，該LC就是一個低通濾波器，其-3db拐點頻率為：
這是一個雙極電路，因此其拐點頻率以上的頻響曲線斜率為-40dB/decade(12分貝/倍頻程)。圖1的SPICE仿真結(jié)果可看到這一點。請注意拐點頻率附近的輸出特征諧振“峰”(圖中實線)和0到180度快速相位變化(圖中虛線)。由于相位變化很快，回路很難穩(wěn)定。該頻率附近的任何信號都會很快變成正反饋信號。怎么了得！
作為經(jīng)驗之談，當電路(指單極電路)處于最大相位滯后為90度的零增益時，頻響曲線斜率最好為-20dB/decade (6分貝/倍頻程)。那就要有辦法將-40dB/decade變?yōu)?20dB/decade而不需增加任何成本。我們可用一個寄生元件來實現(xiàn)這樣的頻響…即借助電容的ESR來實現(xiàn)零增益時所希望的頻響。
電阻RESR和電容CAP構(gòu)成的RC電路的拐點頻率為：
在該拐點頻率以上，頻響曲線的斜率從-40dB/decade變成 -20db/decade….這正是零增益時我們想要的結(jié)果。就讓我們來看看，在我們感興趣的頻率范圍內(nèi)增加一個適當?shù)拇?lián)ESR(100毫歐)，頻響會怎樣?
圖2：增加電容ESR
注意：現(xiàn)在的相位是按90度變化，而不是180度。
ESR最好小點，畢竟ESR上的損耗意味著能量浪費。因此，人們都喜歡ESR為零的電容(包括陶瓷電容)。不過，我們還必須考慮電源回路的設計。通常，這相當于在單零點(Type-2)補償電路上添加一個電容來構(gòu)成一個雙零點(Type-3)電路。如果有機會的話，我很樂意在以后再詳細討論這種雙零點補償電路。另一個簡化反饋電路的方法是使用電流模式控制(這種模式允許我們將輸出等效成一個電流源，并將濾波電感從反饋回路去除。
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