请教相位余量问题

mchoi518

deepseek上了解到如下知识

基本定义
相位余量是指放大器在开环增益降至0dB（增益为1）的频率点（称为增益交界频率）处，其开环相位与-180°之间的差值。
公式：相位余量 = φ(f_c) - (-180°) = φ(f_c) + 180°，其中 φ(f_c) 是开环系统在增益交界频率 f_c 处的相位角。

相位余量的典型要求
一般设计目标为 45°~60°，以兼顾稳定性与响应速度。

＜45°：系统可能不稳定，阶跃响应出现过冲或振铃。
＞60°：系统更稳定，但带宽可能受限，响应可能变慢。

极端情况：
接近0°：必定振荡。
负值：系统不稳定（已满足振荡条件）。


问题来了，我仿真了几个功放电路，相位余量就没有满足上述要求的，都是会自激的

比如下面的无缺陷电路


如图，1.5Mhz时增益0db，1.5Mhz时相位-169°，与-180度差异11°(相位余量)。也就是说1M~1.5M左右信号很可能自激



再比如下面这个我使用中的sansui电路


这个更离谱，0db是4Mhz，4M对应相位是-227°，与-180度差异是-47°(相位余量)。1~3M之间必定自激



请教各位大师：
1. 是否一般的功放电路相位余量都不满足典型要求？ deepseek说的典型要求一点都不典型？
2. 如上两款功放电路是实际使用过没有问题的，但我不理解它们为什么不自激？ 哪怕有再小的高频信号它也应该启震自激不是吗？
3. 哪位大师有相位余量充足的电路分享看看？

leoooooo

音频电路输入频率上mhz高了点，个人观点

lylnk

我非大师，但我是搞模拟电路的：
1. 是否一般的功放电路相位余量都不满足典型要求？ deepseek说的非常好，非常正确。

2. 第一个功放电路多半是没有问题的。第一个电路的C6是米勒补偿电容，加大可以增大相位裕度；第二个电路的米勒补偿电容是C4，C6，C21，C22；图里这些电容比较小，这个电路的相位裕度可能较差。
你看到结果很差最大的问题是：deepseek说的是“开环增益”，你仿真的是“闭环增益”。闭环增益不适用相位裕度，开环才看这些；开关增益一般在几百倍到几千倍（40dB~80dB)，你这个不到40dB明显不对。可以再查查怎么仿真开关增益，这个就是模拟电路的比较深入的技术了。
还有个小问题是：相位裕度是看放大电路输出端相比输入端的增益和相位。比如第一个电路就应该是U23的输入端和PR1输出，最前面输入那些低通高通的不在反馈环路里，仿真相位裕度时应该跳过它们。

MT4S301

余量要拿开环频响判断，你这拿闭环频响求的是个啥东西。。。

lylnk

有些人故意把相位裕度弄得较低，输入方波时，输出有鲨鱼鳍似的减幅震荡。号称听感好，这个我不太了解。
闭环增益也可以大概看看稳不稳定：首先把前面的低通电路部分跳过，如果闭环输出后面突然凸起来很高一个峰，那就是稳定性很不好；较平滑得一路衰减下去，那就是没事儿。

mchoi518

多谢楼上各位大师热心回复，

重新仿真了一下开环增益，相位余量如下，比闭环更离谱啊~

这个是无缺陷仿真电路


-194°，加180° 相位余量-14°




这个是sansui仿真电路


-113-180=-293°，加180° 相位余量-113°



这个仿真没啥问题吧？？

是不是hifi功放都这样？ 只是通过输入RC滤波把能自激的频率滤掉，在音频范围不自激就算OK ？

MT4S301

4楼我说错漏，不是开环增益而是“环路增益”。从线路输入到负反馈电阻分压的输出点。6楼功放的开环增益看着扣除负反馈电阻网的衰减量就有足够相位余裕。

mchoi518

lylnk 发表于 2026-1-21 15:48
有些人故意把相位裕度弄得较低，输入方波时，输出有鲨鱼鳍似的减幅震荡。号称听感好，这个我不太了解。
闭 ...

您说那个第一个图的米勒电容，100pf是书上原作者推荐的，其实这个我实际使用中是用了68pf的

第2个电路复杂了点，也是历经几个月烧了无数大管才实际搞定的电路，那几个补偿不能随便改大小，原图的6pf还是比较合适的

平滑衰减就是没事是吧，多谢大师了解了~

mchoi518

MT4S301 发表于 2026-1-21 15:44
余量要拿开环频响判断，你这拿闭环频响求的是个啥东西。。。

MT大师，上面我重新仿真了开环的，不过结果更离谱啊~

MT4S301

一般放大器不允许自激（除自激式D类放大器等等...）因为自激振荡会毁掉线形放大电路的工作点等众多参数。即便自激频率在带外滤波去掉也不可接受

mchoi518

MT4S301 发表于 2026-1-21 16:19
4楼我说错漏，不是开环增益而是“环路增益”。从线路输入到负反馈电阻分压的输出点。6楼功放的开环增益看着 ...

“6楼功放的开环增益看着扣除负反馈电阻网的衰减量就有足够相位余裕。”

大师您这句话我没看懂，  6楼第2张图，I+和O-相位相同，与O+有180°正常的相位差，，

反馈是1GH大电感，20k欧姆只是落地电阻不参考与增益计算的吧，，，

另外您说的足够相位余量从哪看出来的？？？


还有个问题请教，实际的电路是闭环的，输入端还有一些滤波等零碎，我想分析实际的闭环电路的相位，是不是按一楼的方法看可以，只是它不是正经的“相位余量”而已，但也能看个大概？我应该如何大概看这个交流分析结果？

elvischan917

模拟电路只要闭环增益在20dB以上你眯着眼做基本都不会有相位余量不够的问题。

mchoi518

elvischan917 发表于 2026-1-21 16:52
模拟电路只要闭环增益在20dB以上你眯着眼做基本都不会有相位余量不够的问题。

您说的”相位余量“和deepseek上的定义不是一回事吧？ 您说的是不是20hz~20khz内相位有没有余量？

swsw4321

好，楼主会思考研究，我只能感性认知，多级放大电路，高频相移大，反馈后失真大，做好稳定，好听很难

capa

钻牛角，Mhz信号来讨论音频功放

无语密码

把频响做到200khz，就不用考虑那种指标了

ZMH8771140

我们大多数情况下，定性分析就可以，不需要定量。高频开环增益控制在合适的频率很重要，特别是布线不理想情况下，更要限制高频增益。用方波测试意义不大。我主张低闭环增益，就是要实现音频的高频段要足够的负反馈深度，而修复输出级产生的失真。所以，输入级、电压级需要提高增益，又要增强本级负反馈，这就是难点。比如，我的双差分对称输入级电路，第一级很难做到大于20倍，那么电压级，既要增强本级负反馈，又要确保尽可能高的增益。我取反射极负反馈电阻270Ω，那么如果负载2.7K，只有10倍，开环增益大概100多倍，如果闭环30倍，负反馈量只有几倍，就不能很好修复输出级的失真。办法是，一方面提高负载阻抗，一方面降低闭环增益。让开环有3、4百倍，闭环6～7倍，这样就要几十倍的负反馈量。失真就显箸降低。

mchoi518

capa 发表于 2026-1-21 17:17
钻牛角，Mhz信号来讨论音频功放

不是钻牛角尖，研究Mhz是为了研究自激~

mchoi518

无语密码 发表于 2026-1-21 17:39
把频响做到200khz，就不用考虑那种指标了

什么意思？ 您的意思是要把频响搞低点？ 200khz就够了？

mchoi518

ZMH8771140 发表于 2026-1-21 18:11
我们大多数情况下，定性分析就可以，不需要定量。高频开环增益控制在合适的频率很重要，特别是布线不理想情 ...

您写的文字看着有点累，不过仔细都看了，也都理解了~

问题是想要开环增益大，就要多级放大，级数多了延迟就出来了，
结果就是高频响应很好，带宽也高，0db频率频率也高，
但是相同的相移在更高的频率下相对相依度数更高，更容易自激，

您说的高开环低闭环增益只是解决音频范围内相位和失真问题，  其实我这个帖子主要是想讨论高频自激的问题