負反饋放大電路自激振蕩的消除方法討論

劉婉晴

摘要：負反饋對于改進放大器的多項性能具有重要作用，而且隨著反饋深度的增加改進性能會顯著增強，值得注意的是負反饋的引入會影響到放大器運行的穩定性，主要原因在于其引發自激振蕩。基于以上內容，本文著重分析負反饋放大電路自激振蕩的產生原因、條件、穩定性等，總結并提出自激振蕩的消除對策。

關鍵詞：負反饋放大電路;自激振蕩;原因;消除方法

自激振蕩是指沒有外部激勵信號作用的情況下所產生的一種穩定且持續的震蕩，站在數學的角度來看，自激振蕩出現在某些非線性系統中，表現為自由震蕩[1]。在負反饋放大電路中，自激振蕩是指負反饋放大電路的使用過程中，對放大電路的輸出信號進行監測，可以發現其頻率和幅值不同于輸入信號，甚至在沒有輸入信號的情況下產生輸出信號，最為典型的就是直流電轉變為交流電。負反饋電路中自激振蕩的存在會對電路造成負面影響，基于此，需要深入研究自激振蕩的產生原因及條件，確定其對負反饋放大電路穩定性的影響，進而確定消除對策，提升負反饋放大電路的穩定性[2]。

一、負反饋放大電路自激振蕩產生的原因及條件

負反饋放大電路在工作過程中，如果發生工作位于通頻帶意外的情況，相移會明顯增大，就有可能造成負反饋電路成為正反饋，引發負反饋放大電路自激振蕩，如圖1所示。

此時，可以總結負反饋放大電路自激振蕩的兩大產生條件

二、負反饋放大電路穩定性的分析

放大電路具體使用過程中，提升開環放大倍數的方法多為連接更多放大電路，此時在多個串聯的放大電路中植入一個負反饋，將會造成放大電路運行相位信號的偏移，出現自激振蕩的問題，給放大電路的正常運行造成負面影響。綜合近些年關于負反饋放大電路的研究發現，AF（環路放大倍數）附加相移與自激振蕩的產生之間存在密切聯系，可以通過分析AF附加相移來判斷放大電路是否可以穩定運行[3]。基于此，單管、兩級放大電路可以保持保持較高的穩定性，能夠在負反饋植入的情況下保持正常工作，當放大電路達到三級及以上時，相移為180°的頻率將會存在。此時，放大電路也就具備了產生自激振蕩的基礎條件，當>1的信號被給予時，整個方法電路就會在負反饋的影響下產生自激振蕩。除此之外，相關研究指出，隨著放大電路級數的增加以及引入負反饋深度的增加，自激振蕩的發生率就越高。

除以上內容外，負反饋放大電路的穩定性受到諸多外界因素的影響，如電源、電壓、大氣壓力等，在日常使用過程中需要注重以上因素，采取相應的對策來穩定負反饋放大電路。例如將負反饋放大電路置于恒溫箱內以減輕溫度對頻率穩定性的影響、做好負反饋放大電路電源的穩壓工作以減輕電壓波動對頻率穩定性的影響等[4]。

三、負反饋放大電路自激振蕩的消除方法

1.電容矯正

消除負反饋放大電路自激振蕩均需要從其產生條件入手，而且在正常情況下，上文兩個可以造成負反饋放大電路自激振蕩的條件中一項被消除，整個放大電路的自激振蕩問題都將得到解決。電筒矯正主要通過破壞自激振蕩的幅值條件來達到消除自激振蕩的目的。電容矯正中往往選擇整個電路中時間常數最大的回路，確定一個合適的電容C連接在兩側，以至于其時間常數進一步擴大，降低對應拐點頻率，使得高倍放大倍數顯著降低，幅值也對應降低到0°以下（圖2）。從總體上看，電容矯正的方法具有操作簡單的優勢，但對電容C的容量要求較高，而且電容矯正作用下的負反饋放大電路頻帶會明顯變窄，不利于負反饋放大電路反映快速變化[5]。

2.RC滯后補償

RC滯后補償是在電容補償的基礎上增加一個電阻R，其目的是糾正電容滯后補償造成的頻帶降低問題，使其可以在一定程度上展寬（圖3）。RC滯后補償中需要正確平衡電阻R與電容C的關系，確保其引入的零點可以與次極點f2相同，進而消除次極點這一因子的影響，此時次極點f2被更大的次極點f3所取代，帶寬就會得到明顯改善，同時負反饋電路的自激振蕩問題也得到改善。

3.超前補償法

超前補償法的原理是將0°的相位向前移動，在0°超前的影響下，負反饋放大電路自激振蕩的相位條件被破壞，自激振蕩電路也順利消除，負反饋放大電路恢復至穩定狀態（圖4）。超前補償電路在Rf的兩端分別接上電容C，F的相頻特性具有超前的特點，相關研究統計結果顯示，其最大超前相位為90°，如果AF的相頻特性中0°對應的相位移動處于臨界狀態，也就是相位在180°左右，則可以直接選擇并調整至合適的值，使得0°點的相移發生變化，消除自激振蕩，保持負反饋電路的穩定。

四、結束語

綜上所述，負反饋放大電路自振蕩的概率大，生活中常見的有信號發射器的自激振蕩、無線信號傳輸中的自激振蕩以及計算機上發生的自激振蕩，消除自激振蕩的重要前提是深入了解其產生原因，進而確定針對性的對策來加以改善，以便提升負反饋放大電路的穩定性，減少負反饋放大電路在使用過程中出現的各類問題。

參考文獻：

[1]鐘博文， 張大前. 功率放大電路的自激振蕩抑制裝置和方法：， CN111130467A[P]. 2020.

[2]黃明， 徐德仁， 李爭平. 寬帶放大電路自激振蕩成因分析與抑制的研究[J]. 電測與儀表， 2018.

[3]陳虹， 張朝陽， 李小民，等. 一種交流信號處理電路自激振蕩的解決方法：， CN107356850A[P]. 2017.

[4]畢峰， 鄒弘毓， 王穎. 電流負反饋放大電路的設計與實現[J]. 知識經濟， 2020， No.526（06）：72-73.

[5]黃明， 丁照雨， 李爭平，等. 電纜分布電容引起的寬帶放大電路自激振蕩探討[J]. 電子器件， 2018， v.41（02）：121-125.