运算放大器稳定性系列之电容性负载的稳定性——具有双通道反馈的RISO（第二部分）

本系列的第 10 部分是我们所熟悉的《电气工程》杂志中《保持电容性负载稳定的六种方法》栏目的第六种方法。这六种方法包括 Riso、高增益和 CF、噪声增益和CF、输出引脚补偿以及具有双通道反馈的 RISO。在第 10 部分中，我们将阐述具有双通道反馈的 RISO。 运算放大器（Op-Amp）在许多电子设计中扮演着核心角色，特别是在处理电容性负载时，稳定性问题显得尤为重要。电容性负载通常出现在信号滤波、积分、微分等应用中，其非线性行为可能导致系统振荡或者性能下降。本篇内容主要讨论了在运算放大器稳定性系列中，如何通过采用具有双通道反馈的RISO方法来改善电容性负载的稳定性。 RISO代表电阻隔离（Resistor Isolation），它是一种设计策略，用以提高运算放大器驱动电容负载时的稳定性。在这个特定的案例中，双通道反馈是指在运算放大器的正反馈和负反馈路径中都引入了反馈电阻，以优化闭环增益和相位特性。这种方法是《电气工程》杂志中提出的六种保持电容性负载稳定的方法之一。 在分析具有双通道反馈的RISO时，关键在于理解电路中各个元件的作用。例如，图10.19展示了发射极跟随器电路，其中Riso是隔离电阻，而Ro是负载电阻。通过调整Ro和Riso的比例，可以影响系统的开环增益（Aol）和输出阻抗（Zo）。图10.20进一步给出了1/b（b的倒数）的公式推导，其中FB#2的高频1/b设置为3.25dB或10.24dB，表明在特定频率下有一个零点和一个极点。 利用Tina SPICE仿真工具，如图10.21所示，我们可以对电路进行交流（AC）分析，以检查在不同频率下的行为。通过设置CL为10GF（等效于短路），简化了分析。图10.22展示了仿真结果，证实了1/b曲线与预期相符。同时，图10.23至图10.25进一步分析了叠加FB#1和FB#2后的最终1/b曲线和环路增益，确保了在关键频率点（如环路截止频率fcl）有足够的相位裕度，以保证稳定性。 通过图10.26的瞬态稳定性测试，确认了电路在实际操作中的稳定性，图10.27显示了符合预期的瞬态响应。图10.28和图10.29则验证了Vout/Vin传输函数的准确性，证明了电路的频率响应特性符合理论推算。 总结来说，通过双通道反馈的RISO方法，设计者可以有效地控制运算放大器驱动电容性负载时的稳定性。该方法涉及精确的组件选择、电路建模和模拟，以及对运算放大器Aol、Zo的深入理解。遵循文中给出的逐步程序，工程师能够设计出具有良好瞬态响应和足够相位裕度的电路，从而保证系统在实际应用中的稳定性和可靠性。