復合放大器的穩定性考慮因素

輔助運算放大器通常放置在主運算放大器的反饋環路內部，如圖 1(a) 所示。次級器件引入的相位滯后往往會侵蝕復合放大器的 相位裕度? m ，因此我們可能必須采取適當的頻率補償措施。

圖 1.  (a) 復合電壓放大器的框圖。(b) 求出復合放大器的開環增益 a c和噪聲增益 1/β 的電路。

為了評估復合放大器的穩定性，我們將使用閉合率（ROC）技術。這項技術要求我們繪制

復合放大器的整體開環增益a c (= a 1 × A 2 )，以及

其噪聲增益1/β，其中β是復合放大器的 反饋因子。

然后我們參考圖2來確定當前的情況并相應地估計? m。 

圖 2.  (a) 經常遇到的相位裕度情況，其中 (b) 與頻率無關的噪聲增益 1/β(jf) 和 (b) 與頻率相關的噪聲增益 1/β(jf)。

為了找到c和 1/β，我們斷開如圖 1(b) 所示的電路，其中次級放大器的輸出阻抗可能遠小于反饋網絡呈現的阻抗。接下來，我們施加測試電壓V t ，我們讓 

[a_c = frac {V_o}{-V_f}]

公式1

和 

[frac {1}{eta} = frac {V_t}{V_f}]

公式2

提高運算放大器的輸出電流驅動能力

大多數運算放大器的設計目的是提供不超過幾十毫安的輸出電流。例如，古老的 741 運算放大器多可以處理 25 mA 的輸出電流。嘗試超過該值會激活一些內部看門狗電路，以防止實際電流進一步增加。 

在這種情況下，運算放大器將不再正常工作，但至少可以保護它免受因功耗過大而可能造成的損壞。 

提高運算放大器輸出電流驅動能力的一種流行方法是使用電壓緩沖器，如圖 3(a) 所示。 

圖 3.  (a) 使用緩沖器來提高運算放大器的輸出電流驅動。(b) 詳細的緩沖器原理圖。

Q 1的功能是向負載 R L提供（或推送）電流，而 Q 2的功能是從 R L吸收（或拉出）電流；因此，Q 1 -Q 2對被稱為形成推挽輸出級。晶體管 Q 3和 Q 4有雙重用途：

它們提供達林頓型函數來提高從輸入到輸出節點的電流增益。

它們的基極-發射極電壓降旨在即使在沒有任何輸出負載的情況下也能保持 Q 1和 Q 2導通，這就是為什么 Q 1和 Q 2也被稱為形成AB 類輸出級的原因。AB 類操作可防止B 類操作固有的失真。

如需更詳細的分析，請參閱圖 3(b) 的完整原理圖，其中我們注意到以下內容：

Q 5 -Q 6和 Q 7 -Q 8對形成兩個電流鏡， 共享相同的偏置電流I BIAS，其中 

[I_{BIAS} = frac {(V_{CC}-V_{EBp})-(V_{EE}+ V_{EBn})}{R_{BIAS}}]

公式3

Q 6和Q 8鏡像I BIAS并分別用它來偏置Q 3和Q 4。結果，Q 3和Q 4產生基極-發射極壓降V EB3和V BE4。 

響應于 V EB3和 V BE4，Q 1和 Q 2產生基極-發射極壓降 V BE1和 V EB2，使得 

[V_{BE1} + V_{EB2} = V_{EB3} + V_{BE4}]   公式4

在沒有任何負載的情況下，Q 1和Q 2必須消耗相同的電流。根據公式 4，Q 1和 Q 2消耗的公共電流必須等于 Q 3和 Q 4消耗的電流，即 I BIAS。因此，在無負載的情況下，集電極電流滿足條件I C1 = I C2 = I C3 = I C4 = I BIAS。