运算放大器电路设计技巧1：试试这样搞定运放在补偿器动态响应

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举例说明，我们比较理想的运放和开环增益 50 dB 的运放（例如 TL431）当补偿器必须达到以下目标：f_c = 10 kHz 和在这个频率 20 dB 的增益补偿，相位提升必须是65°。R₁ 和 R_lower 计算用于 12V 输出和 2.5 V 参考电压。（31）和（36）的两个动态响应如图14所示。交叉增益和相位升压的偏差可以忽略不计。然而，在120赫兹频率时（31）的增益为35 dB，（36）则为45dB。最后，有限的 A_OL 选项的准静态增益仅36.4 dB（»66），而无限时则为完美的运算放大器。这些数字的影响是什么？在两倍的电源频率的增益不足将影响控制系统的能力，排斥整流纹波。输出变量可能会受到这个组件的影响，特别是在电压模式控制下。此外，控制变量可能有显着的静态误差，如果植入增益低。如果您现在选择具有更高 A_OL 的运算放大器，例如 80 dB，偏差消失，两曲线相互非常接近，如图15所示。

图14：type 2 的波特图中，我们考虑开环增益 A_OL 和低边电阻 R_lower 的作用与原完美的等式并不会相差太多。

图15：当开环增益 A_OL 增加，两条曲线很好地叠加。准静态增益提高到66.3 dB，对比于采用50 dB A_OL  增益时的36 dB 。

总结

这第一部分证明了在采用非理想运算放大器的补偿器中开环增益的影响。当运算放大器不再被认为是完美的，您可以看到在动态响应的低频范围内弱开环增益的影响，和评估这种情况带来的性能下降。在这第一部分中，我们只考虑开环增益的影响。在第二部分中，我们将复杂化分析，添加两个低频和高频极点，集成电路设计人员自然将其置于一个运算放大器中以确保其稳定性。

参考文献

1. C. Basso, " Designing Control Loops for Linear and Switching Converters – A Tutorial Guide", Artech House 2012, ISBN 978-1-60807-557-7

2. C. Basso, "Linear Circuit Transfer Functions – An Introduction to Fast Analytical Techniques", Wiley 2016, ISBN 978-1-119-23637-5

3. V. Vorpérian, "Fast Analytical Techniques for Electrical and Electronic Circuits", Cambridge University Press 2002, ISBN 978-0-521-624428

4. C. Basso, "Fast Analytical Techniques at Work with Small-Signal Modeling", APEC Professional Seminar, Long Beach (CA), 2016, http://cbasso.pagesperso-orange.fr/Spice.htm

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