[發問]反相非反相與unity stable

[wttseng]

請問諸先進，某些OP有需工作於一定增益以上電路（ex.:
NE5534, OP37ㄝ, OPA637.. Gain>5 ）否則需加補償電容以防震盪。

在非反相放大線路，以電壓放大的觀點很容易判斷，也可從反相輸入端接回授，會tracking非反相輸入電壓"直覺"的理解增益設定會對放大器工作穩定性有關。（當年修"自動控制"全還給老師了 ）

但在反相放大，甚至I/V轉換（Voltage Gainru又將如何界定？），OP接成反相放大，非反相輸入端是接地，反相輸入端可視為"虛接地"，簡易分析上將輸入阻抗視為無限大，以通過回授電阻的電流為計算媒介，可算得輸出電壓(好像蹺蹺板)，這時Gain >5 這限制是否還成立？雖然實作上也(ex:DAC的 I/V轉換)沒出問題，但到底是不可真的因素造成幸運的結果 ，還是學理上必然如此？

這種Gain需大於多少若真只對非反相放大線路成立，反相放大線路可忽略，個入才疏學淺，尚未曾在教科書或OP datasheet上看過(也沒看過幾篇)有明文記載，有請先進指正。

難不成在電子學發展時，這是被認為是眾所皆知的common sense，不值得記，年代久了就成初學者不識的"潛規則"？

[chanlin]

這麼多天......樓主有答案了嗎？

您的問題對小弟頗高深，有看不是很懂。

以前在下於友站問過兩個問題，也是無疾而終：

1. DC servo 的 gain 算多少 (當成 open loop？ 有人是這麼說)，
可不可以用 opa637？ (插上會響我也知道，機器好像還不燒壞呢！)

2. LT1028 可不可以直接 (無補償電容) 用在正相 0 dB 放大的 buffer (gain = +1)

或許後來有人回答而小弟沒看到。


只覺得從 LT1028 (gain -1 stable) 與 LT 1128 (gain of +1 stable) 的 datasheet 上的比較，
可看出一些東西吧！

我後來都是用 MultiSim 模擬，很有問題就不用，
這好像是大訊號分析，引起震盪之類是否要做小訊號分析 (用 HFSS, Q3D？).....再說。

[rx119tw]

這麼多天......樓主有答案了嗎？

您的問題對小弟頗高深，有看不是很懂。

以前在下於友站問過兩個問題，也是無疾而終：

1. DC servo 的 gain 算多少 (當成 open loop？ 有人是這麼說)，
可不可以用 opa637？ (插上會響我也知道，機器好像還不燒壞呢！)

2. LT1028 可不可以直接 (無補償電容) 用在正相 0 dB 放大的 buffer (gain = +1)

或許後來有人回答而小弟沒看到。


只覺得從 LT1028 (gain -1 stable) 與 LT 1128 (gain of +1 stable) 的 datasheet 上的比較，
可看出一些東西吧！

我後來都是用 MultiSim 模擬，很有問題就不用，
這好像是大訊號分析，引起震盪之類是否要做小訊號分析 (用 HFSS, Q3D？).....再說。

不才小弟試著回答看看
有錯還請指教

1.dc servo 是一個低通濾波器，他的低頻增意跟高頻GAIN不太一樣，大致上可以用一個TRANSFER FUNCTION去看，
算法還是跟一般OP一樣，只要把電容阻抗用1/jwC下去代就對了，只是這部分考慮了頻率的變數下去
他本身是利用加上一個電容，產生一個較低的主極點，讓高頻增益下降

而所謂的op補償，也是利用相同的道理，指是他補償的主極點沒有dc servo補償的主極點那麼低，
所以在一般運用下，op的gain還會是定值
換句話說 dc servo其實就是用大一點的電容去補償OP(0.幾uf)，而一般補償都只用小電容(幾個PF去補償)
用越大電容 OP越穩定(但頻率響應越差) 所以 dc servo應該都是可以unit gain stable的。

2.我想應該是不行的
因為正相放大 回授增益beta比較大
(反向是 回授結構是shun-shun 為電流-電壓迴授結構 沒記錯的話 回授增益會是回授電阻的倒數 所以較低)
回授量越大 越容易不穩定
而較大的gain通常回授量較低 所以比較容易穩定

至於樓主的問題
以教科書所教來看
的確正相與反相放大器的回授結構不一樣
前者是ser-shun 後者是shun-shun
所以理論上穩定的條件會有所不同
小弟沒修過自動控制 不過這部分在電子學回授穩定也有提過

小弟記得 以前在學回授穩定時
都是看A * Beta(open loop gain * 回授增益)來判斷
最主要就是看 phase在180度以後 gain有沒有大於1
有的會 就會變成正回授然後發散或震盪

[skyboat]

Unity gain stable 所探討的似乎是在頻率特性曲線右側那端，離音頻範圍有點遠，適當的在放大器輸入端限制訊號頻寬且電源輸入端也妥善旁路與反交連處置，可能有機會避免誘發不穩定吧？

書上寫說 DC Servo Amp 無DC Gain，轉折頻點以下趨近 1／Avo，因為 Open Loop Gain 不是理想的無限大。

[wttseng]

感謝諸位的回答

我想我把問題過於簡化了，只提增益沒考慮到工作頻率，題目變小了但問的範圍大。

Rx119tw兄提示的回授形式是一點，飛船老師提的頻率曲線是一點。

各頻率下的回授端（由輸出端拉回）相移，當相移達180度而增益大於一就震盪或發散，且多發生於頻譜”右端”，而未達180度前------“適當的在放大器輸入端限制訊號頻寬且電源輸入端也妥善旁路與反交連處置，可能有機會避免誘發不穩定吧？”----應可解釋我那幾枚土炮為何幸運地未爆炸。

重點應在相移，不論正相放大反相放大，工作頻率內不震盪發散就算穩定吧。

5534/5532或, LT1028/1128 同頻率下openloop的相移/phase margin曲線比較就很有趣。

Chanlin兄提用電路模擬軟體在實作前先模擬一下也是很好的作法。
DC Server Gain 問題rx119tw兄與飛船老師已解答。
LT1028當Buffer問題, LT原廠datasheet第13頁似有答案，我就不亂加油添醋了。

常用工作頻率，好啦就音頻範圍，放大器的相移有多大，聽不聽的出來，似乎是下一個煩惱。

[chanlin]

常用工作頻率，好啦就音頻範圍，放大器的相移有多大，聽不聽的出來，似乎是下一個煩惱。

請問相移要怎麼量測？ Thanks.


Linear-phase EQ 是號稱修改頻譜振幅，但相位不影響。
請問有沒有純修改相位的，但不影響頻譜振幅的軟體？

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小弟剛好在 [音響版] 有開一的新討論串問 RMAA 的 phase response 量測。
這問題我已經憋了蠻久的，不知是否要用 pro 版 RMAA 掛 ASIO 才有辦法得到 "可重複性" 的 phase response 結果？


假如弄個 rectangular pulse 或 half-sine pulse 再做 FFT 呢？
小弟正在弄這個。
Phase spectrum of actual response 減去 ideal phase spectrum 就是 phase shift spectrum (理想上)，
實驗中。


不含 RC 濾波的簡單 OP 放大或晶體放大，由 Multisim 模擬，
"似乎" 相移要到很高頻 (e.g. 100K Hz 甚至 MHz ) 以後才有 phase 的問題，
我是在弄真空管前級以及 DAC (有 upsampling) 的相位移，這個音頻內素呼是可量的出來，
弄完之後就要玩軟體 EQ。