反向衰減器增益更小時會不穩定嗎？

作者: Bruce Trump，EDN

單位增益穩定的運算放大器在增益大於等於1的情況下是穩定的，增益更小的時候還正確嗎？怎麼辦？

單位增益穩定的運算放大器在增益大於等於1的情況下是穩定的，增益更小的時候還正確嗎？怎麼辦？

這個問題在論壇上隔一段時間就出現。好吧，來個簡潔的答案：反向衰減器穩定。想知道為什麼嗎？關於這個問題有很多方法來看，快速閱讀以下內容也許能讓你對運算放大器穩定性有更清楚的認識。

思考這個問題：如果G=-0.1時不穩定，那更低增益則情況更糟，是這樣嗎？來畫一個單位增益放大器，回饋電阻為1Ω，如圖2。然後假設可能的電路板洩露形成一個輸入電阻，R1=10GΩ。這個雜散「輸入訊號」被很低的增益反向放大。這個電路不穩定嗎？當然穩定。這個只是一個無實際輸入的單位增益的緩衝器，它是穩定的。

運算放大器的穩定性和輸出訊號回饋了多少到反向輸入端有關係。穩定性方面的專家稱之為回饋因數β。單位增益時，全部輸出訊號回饋到反向輸入端，所以β為1。圖2例子中本質上一樣，幾乎把所有的輸出訊號回饋到反向輸入端。

圖3a中是一個反向放大器，3b中是一個正向放大器。兩個電路是一樣的，只是輸入訊號加在了不同的節點上。兩個電路回饋了同樣多的輸出訊號到反向輸入端，所以他們的穩定性一樣，β值相同。

有些運算放大器專家使用術語「雜訊增益」，這麼命名是因為運算放大器的輸出電壓雜訊以此係數放大，這只是量化回饋的另一種方式。一個運算放大器電路容易振盪或不穩定是內部雜訊透過放大並回饋到反向輸入端而引起的。圖3a中的反向放大器，雜訊增益β和圖3b相同，所以和它的「堂哥」圖3b有著相同的穩定性，即使輸入訊號增益不同。

電路的雜訊增益能小於1嗎？β能大於1嗎？當反饋迴路上加入增益，有可能出現雜訊增益小於1，β大於1的情況(即反饋迴路上有把回饋訊號放大的環節)。大回饋迴路下的多個放大器，例如控制系統，將會遇到這個問題。這個問題也會出現在三極管(共集電極或共源極接法)在回饋迴路裡的情況，這些電路會有複雜的穩定性問題。

當然，在反向衰減器中有其他可能導致不穩定或振盪的原因。容性負載、過高的阻值或反向輸入端過多的電容都會引起不穩定，但這些不穩定和最基本的反向衰減電路並無關。關於反向衰減器「風險」的錯誤想法還會持續。請放輕鬆，使用TINA-TI或者其他SPICE模擬工具來模擬、驗證其穩定性。如果有疑問，可以到TI論壇上與專家交流。

(參考原文：<a href=” http://home.iitb.ac.in/~pradeepsarin/students/tether/analog_gang_2016/TI_e2e_note.pdf ” target=”_blank”> The Inverting Attenuator, G = -0.1… is it unstable? </a>，by Bruce Trump，EDN China編譯)