針對容性負載的線性功率放大電路的穩定性設計
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2．3 功率設計軟件的穩定性分析
采用APEX公司的功率設計軟件可以在一階穩定性分析基礎之上進一步提高分析精度。功率設計軟件分析的性能指標(部分)如下：估計的閉合頻率為1 333．521 kHz；建議的最大帶寬為42．169 65 kHz；估計的閉合率為20 dB／dec；估計的相位裕度為54．144 3°；總的輸出電阻Zout為54．64 Ω；Zout／Cload的極點頻率fp2為274．789 085 4 kHz；直流的小信號交流增益1／β為25．6dB；噪聲增益為15.9dB；Noise Gain的極點頻率fp5為9．824 379 039 kHz；噪聲增益的零點頻率fz1為1．568 598 037 kHz；Cf／Rf的極點頻率fp6為98．243 786 57 kHz；Rf／Cf的零點頻率fz2為11 691．010 6 kHz。建議的最大帶寬指的是環路增益Ao1β減小到20 dB處的頻率，相當于Ao1與1／β的差值為20 dB。如圖11，圖12所示，在1．5 kHz處的相位裕度為54．1°。
2．4 Spice仿真的穩定性分析
如圖13所示，利用APEX提供的PA85的宏模型，在NI公司的Multisim 10仿真器下，構建線性功率放大電路的Spice模型。本文引用地址：http://www.104case.com/article/179842.htm
如圖14所示，根據Spice環路增益測試法，將原有的輸入信號端置零，在反饋接入點串聯上1 GH的電感L、并聯上1 GF的電容C，加入測試信號源Vin，其中環路增益Ao1β為Bode_OUT與Bode_IN之比，采樣點設置為MultisimTM允許的最大值1000。
如圖15所示，考慮到放大器開環增益普遍具有的離散性，該誤差是可以接受的，但是相位裕度通常必須大于45°。
2．5 實際電路的穩定性分析
如圖16所示，由于實際電路很難將反饋網絡斷開，因此可以采用“方波測試法”檢測相位裕度。該方法是在1 kHz的頻率下，調節輸入的幅度，使其輸出方波達到2Vpp，并在不同的輸出直流偏置下，檢測輸出方波頂部的超調和振蕩，并對照開環相位裕度與阻尼系數的關系曲線，從而得到較完整的相位裕度，以確保在不同應用下無異常。最壞情況是當輸出直流偏置為零時，導致Ro為最大值，此時，阻尼系數大約為0．7，相位裕度大約為50°。
3 結語
線性功率放大電路的設計是一個復雜的工作，尤其是在針對容性負載時，極點和零點的設置變得更加復雜，這些都可以借助功率設計軟件、模型仿真和實物檢測的方法來解決這些問題。本次穩定性設計是在提高帶寬的同時，處理好了極點和零點的問題，從而避免了超調和振蕩，實驗結果表明所做的穩定性設計是有效的、可行的。
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