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自激产生的原因及消除方法

[日期:2010-12-07] 来源:  作者:河南 李西亮 [字体: ]

  由于自激对电路的危害,因此。

  在设计和生产时要破坏形成自激的条件,减小或消除其对电路的危害。

  下面介绍自激产生的原因及消除方法。

  一、电源内阻引起的自激及消除
  
  这种自激通常发生在两级低频放大电路中(见上图)。电源的内阻总是存在的,当T1、T2中的信号电流流过电源内阻r时,都会在r上产生电压降,通常,T2中的电流比Tl中的大。

 

  所以内阻上的压降也随T2信号电流的大小而发生变化。内阻上电压的变化必然影响电源电压。使得电源电压随着输入信号的大小而发生波动,波动的电源电压会加到T1的基极。在单级放大电路中,输入电压与输出电压相位相反,而在两级放大电路中,由于两次反相,输出电压就与输入电压相位相同。此时出现的正是信号的正反馈。当此反馈量达到一定幅度时,也就是说,电源内阻足够大时。电路就会发生由于电源内阻的耦合而产生的自激。

  如果电源的内阻为零。这种自激就不可能发生。事实上。任何电源内阻都不为零。所以正反馈也不可能消除。因此,只有提高电源电压的稳定度。减小由电源内阻而形成正反馈信号的幅度,使它形不成自激。

  通常的方法是(如上图中虚线所示)加入由R、C1~C3组成的去耦电路。

  由于Cl与内组r构成的阻容滤波电路,已使电源供电电压的波动大为减小。再加上R、C2作第二次滤波,则T1的工作电压波动更小。C3的作用是有效滤除高频干扰。防止高频自激。

  二、地线内阻引起的自激及消除
  
  地线也是有内阻存在的。各级电流流经地线时会通过地线内阻造成不利耦合。在数字电路和高频电路中。由于任何导线都有电感,其阻抗远大于直流电阻。其阻抗产生的影响也较大。下图是由于公共地线的内阻引起自激的示意图。电路的公共点都经过输入端的A点接地。各级的信号电流也都由后级经A点入“地”。再经电源构成回路。图中AB、BC、CD各段导线总是有内阻的,BD各段因位于后级。影响较小。而AB段的电阻就不能忽略了。当T2中放大后的信号电流通过AB端导线时的电压降的极性与Tl基极上输入信号是相同的。构成了正反馈。如果这个反馈电压足够大。就会引起电路自激。

  因此,对于地线内阻引起自激的排除方法是,减小地线的内阻,就是把地线加粗,地线铜箔面积留大一些。对于数字电路及高频电路中地线的电感作用,减小的方法是用扁平导体作地线,用多根导线并联,但导线之间的距离不能过近。另外,还要注意适当的接地方式及接地点的选择。本例中的接地点就选择不合适。一般要避免强电电路和弱电电路共用地线,数字电路和模拟电路共用地线。

  三、负反馈放大电路的自激及消除
  
  负反馈放大电路假定工作在中频区,这时电路中存在的级间耦合电容。发射极旁路电容晶体管的结电容等,这些元件的影响可以忽略。但在低频区和高频区。这些电抗元件的影响不容忽略。信号的幅值和相位会随着频率的变化而变化,当附加的相移达到一定程度时。就会使电路中的负反馈变成正反馈。从而有可能引起电路的自激。对于可能产生自激振荡的负反馈放大电路,采用相位补偿的方法可以消除其自激。通常是在放大电路中加入RC相位补偿网络(见右图),以改善放大电路的频率特性。

  四、寄生电容引起的自激及消除
  
  寄生电容一般是指电感、电阻、芯片引脚等在高频情况下表现出来的电容特性。在低频情况下不明显。在高频情况下,有害的耦合增大。常常会引起高频自激。

  晶体管的结电容也是寄生电容,对于其极间反馈引起自激的消除方法是,在其基极和集电极之间加入“中和电容”,使结电容和“中和电容”引入的反馈信号幅值相等而抵消。从而消除了极间反馈。

  对于消除放大电路元件之间\导线之间的分布电容引起的高频自激,就必须对高频放大电路的设计、制造工艺有较高要求。线路板前后级尽量顺序一线式排列。

  使后级远离前级。电路中的信号输入线、输出线、交流电源线应分开走,不能平行布线。对增益较大的放大器。两级之间还要采取一定的屏蔽隔离措施。


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