运算放大器容性负载驱动问题

(3)环路内补偿法
如果RL值未知，或者是动态值，那么增益级的有

图4 环路外补偿法
效输出电阻必须很低。在这种情况下，在整个反馈环路内接一个电阻RX是很有用的，如图5所示。在这个电路中，由于直流和低频反馈都是来自负载电阻RL，所以从输入端到负载的信号增益不受分压器RX和RL的影响。

图5 环路内补偿法
RX=RORGRF
CF=RO+RXRF?CL
在这个电路中外接的电容CF是用来抵消CL产生的附加极点和零点。为了简便起见，CF产生的零点频率应该与CL产生的极点频率相一致，CF产生的极点频率应该与CL产生的零点频率相一致。因此整个传递函数和相频响应好像似没有电容作用一样。为了确保极点和零点作用相互抵消，图5中的方程必须求解准确。还应注意方程成立的条件：RFRO,RGRO，RLRO。如果负载电阻很大，这些条件容易满足。

当RO未知时，计算则很困难。在这种情况下，设计过程变成猜谜游戏。应该注意“SPICE”这个词：运算放大器的SPICE模型是一种不能精确地表示运放开环输出电阻RO的模型，所以这种模型不能完全取代传统的补偿网络设计方法。还应当强调指出的是，为了采用这种方法，CL必须已知(且为常数)。在许多应用中，放大器驱动一个电路外部的负载，当负载改换时，CL也应该适当变化。只有当CL接入闭环系统时，使用上述电路才最适合。这种在基准电压的缓冲器或倒相器中，驱动一个大的去耦电容。这里CL是固定值，可以精确地抵消极点和零点的作用。与前两种方法相比，这种方法非常适合用于低直流输出电阻和低噪声的情况。而且像对基准电压源进行去耦的那么大的容性负载(一般几微法)，用其它方法补偿都是不切实际的。

上述三种补偿方法都各有其优点和缺点。为了对你的应用做出最好的选择，应该对它们有足
够的认识。这三种方法都适合用于“标准”用法，即单位增益稳定，电压反馈运算放大器(V
FA)。对于特殊应用的放大器，读者应该采用其它方法。

问：我的运放有一个“补偿”脚。当驱动容性负载时，为使电路保持稳定，我能用它对运放进行补偿吗?

答：可以。这是对容性负载进行补偿的最简单的方法。现在许多运放都带有使单位增益稳定的内部补偿电路。但是许多运放只有在很高噪声增益下才能一直保持固有的稳定性。这类运放有一个与外部电容相连的引脚，用来减少主极点频率。为了在低增益时工作稳定，外接电容必须靠近这个引脚，以减小增益带宽积。当驱动容性负载时，增加外接电容过补偿)可以提高稳定性，但是带宽降低。

问：到现在为止，你只讨论了VFA的容性负载驱动问题，是吗?那么对于电流反馈运算放大器(CFA)的容性负载驱动问题应如何处理?上述讨论的那些方法，我可以使用吗?

答：当驱动容性负载时，对CFA的一些特性要特别注意，但容性负载对电路的影响是相同的。与运放输出电阻相连的容性负载产生附加极点，从而增加相移并降低相位裕度，有可能产生尖峰、振铃，甚至振荡。但是，因为CFA不存在增益带宽积这个概念(带宽依赖于增益的程度很小)，所以通过简单增加噪声增益的方法，对提高电路稳定性没有显著作用。这样便使第一种方法失效。另外，电容绝不应接入CFA反馈环路，这样又使第三种方法失效。对驱动容性负载的CFA进行补偿最合适的方法是方法2，在环路外串接一个电阻。

问：你上述介绍了一些很有用的方法，但是我还不能处理容性负载驱动问题。另外，我的印制线路板已经制好，并且不想报废。请问是否有驱动容性负载自身很稳定的运放?

答：有。ADI公司提供一些很有用的运放，它们既能驱动“无限制”容性负载，同时又能保持优良的相位裕度，如表1所示。表1还给出了驱动容性负载可高达规定值的另一类运放。所谓驱动容性负载“无限制”并不是意味着驱动10μF容性负载像驱动阻性负载那样具有相同的转换速率。