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關(guān)于放大器自激,來說兩句

02/01 10:25
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放大器指標(biāo),除了噪聲系數(shù),回波損耗,增益,P1dB壓縮點(diǎn),三階互調(diào)等顯性指標(biāo)外,其實(shí)還有一個(gè)隱形指標(biāo),那就是穩(wěn)定性。

而且,有時(shí)候這個(gè)隱形指標(biāo),可能是更折磨人的一個(gè)。

對穩(wěn)定性的要求,會要求其無條件穩(wěn)定。

所謂無條件穩(wěn)定,就是指,在任何頻率處,在任何輸入和輸出負(fù)載條件下,放大器都不能自激。

在說振蕩器原理的時(shí)候,有一個(gè)"巴克豪森準(zhǔn)則",即一個(gè)系統(tǒng),起振的條件是,增益等于1并且負(fù)反饋路徑的相位等于180度。如下圖所示。

從這點(diǎn),可以得到這樣一個(gè)結(jié)論,那就是,只要放大器的增益大于1,不管頻率高低,都有自激的可能。因?yàn)楸2积R,哪里來了反饋,就把相位搞到180度了。

若有同學(xué)講,任何頻率處,那我也不可能看到無限高的頻率啊。

所以,巴克豪森準(zhǔn)則告訴我們,頻率不用看到無限高,看到放大器的增益小于0dB對應(yīng)的那個(gè)頻率點(diǎn),就差不多了。

那為啥一定要要求放大器是無條件穩(wěn)定呢?為啥要給放大器提這么高的要求。

也許有工程師會認(rèn)為,放大器工作的時(shí)候,正常情況下,前后都是50ohm的負(fù)載,那只要放大器在這種情況下穩(wěn)定,不就行了么?

讓放大器無條件穩(wěn)定,是非常重要的。如果咱們不想有任何意外發(fā)生的話,最好選擇無條件穩(wěn)定的放大器。

在如何消除放大器的自激?這篇文章中,我就碰到過看上去穩(wěn)定的放大器,在接了一個(gè)電纜到天線的時(shí)候,發(fā)生了自激。

而且,咱們測試的時(shí)候,一般用矢網(wǎng)進(jìn)行測試。

所以,對于被測放大器而言,不管是帶內(nèi)還是帶外,都是良好的50ohm阻抗

但是,這個(gè)條件,在現(xiàn)實(shí)的大多數(shù)系統(tǒng)中,是不存在的。

放大器的前級和后級,可能會是濾波器,也可能是匹配好的窄帶放大器。這個(gè)時(shí)候,放大器看到的帶外阻抗,就可能是任何值。

從這點(diǎn)來看,放大器無條件穩(wěn)定就很重要。

有同學(xué)會說,那自激又咋地嘛?只要帶內(nèi)信號能正常放大,就行了吧。

一般來說,當(dāng)管子不穩(wěn)定,開始自激的時(shí)候,它可能會使得它的偏置點(diǎn)漂移,可能會消耗更多的電流。

雖說,有時(shí)候弱自激的時(shí)候,在帶內(nèi)看不到性能的惡化,但是以后呢,畢竟管子處于一個(gè)不太常規(guī)的狀態(tài),會不會越激越厲害?

那怎么判斷管子有沒有發(fā)生自激呢?

如果用矢網(wǎng)的話,直接看穩(wěn)定因子就行了,非常直觀。大于1就是穩(wěn)定,小于1就是不穩(wěn)定。

而且,也不需要什么額外的操作,在測放大器S參數(shù)的時(shí)候,順便掃出個(gè)全頻段來。而穩(wěn)定因子,就是基于S參數(shù)計(jì)算出來的。

最推薦這種方法,因?yàn)榭梢宰屪约o所遁形。

如果沒有矢網(wǎng),也可以用頻譜儀看。放大器的輸入端,接上比較惡劣的負(fù)載,比如說開路負(fù)載,短路負(fù)載,然后看放大器的輸出端有沒有信號。

這種情況下,可能會漏掉自激的放大器。因?yàn)殚_路和短路,雖然惡劣,但也只是選取了兩個(gè)負(fù)載而已。

那如果頻譜儀上,看到很多譜,那怎么判定是不是自激呢?

這種事情,我也遇到過,當(dāng)時(shí)我的處理方法,是把全套測試設(shè)備給搞到暗室里測了一把。

不過,在文獻(xiàn)中,提出了這樣一種方法,更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且便捷。那就是:

將手指放在電路區(qū)域(低電壓和低電流),然后仔細(xì)觀察這些雜散是否改變頻率,如果頻率改變了,那么你看到的是放大器的不穩(wěn)定性,可以通過穩(wěn)定電路來消除。

下次再碰到放大器自激的時(shí)候,可以試一試。

參考文獻(xiàn):

complete wireless design

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