请教相位余量问题

mchoi518

swsw4321 发表于 2026-1-21 17:07
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

嗯嗯，您说的很对， 一个小延迟对于低频不算啥， 但对于Mhz高频就是180°差异，确实很难~

无语密码

mchoi518 发表于 2026-1-21 20:05
什么意思？ 您的意思是要把频响搞低点？ 200khz就够了？

IC、厚膜的频响大约就在50KHZ，。带音调就更窄。
功能能做到200KHZ就已经很优秀了

MT4S301

mchoi518 发表于 2026-1-21 16:31
“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 ...

你用1G大电感和大电容仿开环，但它闭环的时候仍然要用几十k的小电阻做反馈网络。
例如你做20dB后级，就要用9k和1k的反馈电阻。功放输出从9k进去，在9k和1k中间点回到功放反相端，
这个过程中运放本身增益被负反馈电阻串衰减为10%（即-20dB）
所以如果你在设计20dB后级就不要看它开环0dB交越点的相位，去看开环只剩+20dB的相位算余裕量。
因为在开环还有20dB时：经过负反馈电阻串的衰减.事实上返回功放反相端的信号就是0dB了。


随手找2张图片你感受以下：真正决定系统响应的是放大器+反馈回路=全体环路的增益
除非你做0dB电压跟随级 否则不用看开环响应0dB交越频率。





P.S.不要听那些人说【后级50k带宽即可】【200k带宽就没有这种问题】云云
做你能搞不自激的最高环路带宽的前级和后级。
简单来说 环路带宽越大，音频高段的负反馈量就越大。
200k环路带宽在20khz最多只有20dB负反馈量。但20M环路带宽在20khz最多可以有60dB负反馈量。

MT4S301

MT4S301 发表于 2026-1-21 22:21
你用1G大电感和大电容仿开环，但它闭环的时候仍然要用几十k的小电阻做反馈网络。
例如你做20dB后级，就 ...

随手搜几个IC运算放开环频响图解释最后的【反馈深度】问题。

从上到下依次：OP07-uPC812-AD823-THS4001
任谁也能看出更大带宽的线路在10kHz（懒得标20kHz）处开环增益更大，
而这份开环增益代表能在10kHz获得的反馈量的上限

断桥烟雨

楼主所理解的是正确的，

他们在1MH会自激。

相位裕量：我这个发射的频率，在这个放大器里的相位裕量是多少。

这个概念来自射频放大器。在设计无线放大器的时候讨论安全边际指标。

音频放大器无论1MHZ相位裕量是多少，都是两250P银云母搞定，根本就不允许进入功率级。

你所努力的都白费，没有讨论的意义。

更适合音频放大器的是讨论：增益-3BD之内频宽是多少。

zxhdoop

带宽和放大倍数成反比。我拿运放来说，比如一个运放增益带宽积为10M，单位增益时-3dB理论带宽是10M，10倍放大时带宽就只有1M了，这是有效带宽楼主完全没必要纠结相位问题。楼主只有考虑设计的电路使用频率在不在-3dB范围内，如果超出就有可能自激。

断桥烟雨

更进一步的，增益频宽是受设计中对三极管的COB电容的合理规避，抵消。

比如：2SC2240三极管差分带长尾电阻，手册上说是3P电容，那这个差分就是3P电容，信号就会因为这个3P电容的充放电而延迟。

那我们就想办法让他消失掉。

断桥烟雨

无缺陷仿真电路，那100P的弥勒电容修改一下电路可以去掉。

mchoi518

无语密码 发表于 2026-1-21 20:31
IC、厚膜的频响大约就在50KHZ，。带音调就更窄。
功能能做到200KHZ就已经很优秀了

也是个方法， 就是把容易自激的高频都砍掉，但只能用厚膜或者简单的放大电路，才能降低带宽，然后指标和音质都跟不上了，，，

mchoi518

MT4S301 发表于 2026-1-21 22:21
你用1G大电感和大电容仿开环，但它闭环的时候仍然要用几十k的小电阻做反馈网络。
例如你做20dB后级，就 ...

多谢大师，再次受教

从您回复的图，我理解了很多：
1）一个放大电路开环增益曲线是固定的
2）相位曲线也是固定的，0db相位余量也是固定的，180°频率也是固定的
3）负反馈量就是那个横着的虚线，把增益和相位曲线下半部分砍掉~
    结果就是带宽变小，只保留相位特性好的顶部图形，，然后再由负反馈封顶，形成如下的蓝色曲线，就是闭环下我测的结果，对吧？？

那么控制自激的办法这不就找到了吗，哈哈，  
1）按您说的先把开环增益搞的大大的，
2）然后通过负反馈把相移高的部分裁掉，
3）保留的频响量值曲线，保障20khz处量值正常

我说的可能和教科书不大一样，只能是大概理解了，不知道对不对，我去仿真验证一下~

mchoi518

断桥烟雨 发表于 2026-1-21 23:31
楼主所理解的是正确的，

他们在1MH会自激。

多谢大师指点，

您说的这个也对，功放输入端加个RC滤波啥都解决了， 但是上面MT大师说这种产品不合格，所以我想从根本上研究一下解决方案~

mchoi518

断桥烟雨 发表于 2026-1-21 23:39
更进一步的，增益频宽是受设计中对三极管的COB电容的合理规避，抵消。

比如：2SC2240三极管差分带长尾电 ...

您说的这个很好， 就是放大器每一级的cob电容导致的延迟，都在本级给他抵消掉？？？如何抵消掉？

mchoi518

zxhdoop 发表于 2026-1-21 23:34
带宽和放大倍数成反比。我拿运放来说，比如一个运放增益带宽积为10M，单位增益时-3dB理论带宽是10M，10倍放 ...

您说的增益带宽积我了解，  我现在是想研究自激问题，，使用范围大家都一样是20~20khz音频范围啊， 但是新做的功放电路高频自激是很正常的事，所以需要研究音频之外的部分，下次再做别的电路，可能通过仿真我就能避免自激了~~

zxhdoop

mchoi518 发表于 2026-1-22 16:42
您说的增益带宽积我了解，  我现在是想研究自激问题，，使用范围大家都一样是20~20khz音频范围啊， 但是 ...

这个很重要，上次你说的用LME49990测试后指标更差，我说要加低通就是这原理。运放的每一个参数都是重要的，运放就是集成了的分立放大电路同理的。比如明明-3DB带宽只有500KHZ，你却不加低通限制，遇到自激是很正常的。

ZMH8771140

mchoi518 发表于 2026-1-21 20:18
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 ...

你说得很好，自激，确实是高频环路负反馈量大，且相位滞后。这是个矛盾，要想高频失真低（这是hifi的重要指标），必须提高环路负反馈量，来修复输出级晶体管的失真，特别是交越失真，如果负反馈速度没有足够快，是没有办法修复的。如何实现呢？
      输入级、电压级施加强烈的本级负反馈，而降低失真和拓宽频带，可是本级增益就降低了，导致开环增益很难提高，只能降低闭环增益，来保证足够的环路负反馈量。施加深的本级负反馈后，防自激滞后电容可以20PF以下，我的是12PF。
     防止自激，还要消除高频干扰源，一是输入端并联电容，二是输出端（负反馈引入点）并联RC网络，我的是0.47μ+1.0Ω。实现放大器内部负反馈速度很高，而外部却很低。

ZMH8771140

施加高速度的环路负反馈，是解决交越失真的有效办法。同时要限制输入带宽。比如转折频率10KHz，这个10KHz信号，在输出级产生的交越失真谐波，可能是50～200KHz，负反馈速度不够快，就没有办法修复，甚至还会产生衰减震荡。高频就会模模糊糊。

lylnk

1）即使输入加了滤波，不输入高频。只要相位裕度不好，后面还是能自己震荡起来的，所以稳定性不能不管。
2）通常的设计说的相位裕度，通常测量0dB(增益为1）时的相移。这是适用于能单位增益连接的运放放大器的。通常的音频功放，增益都是大于10的。所以看20dB增益时的相移就好，不用看0dB的。放大器增益20dB，负反馈1/10，乘下来正好是0dB。一般说的裕度60度，说的是和超低频的起始相位比，相移变化120度。

MT4S301

lylnk 发表于 2026-1-22 18:30
1）即使输入加了滤波，不输入高频。只要相位裕度不好，后面还是能自己震荡起来的，所以稳定性不能不管。
2 ...

认同。相位余裕是反馈系统本身的性质，与其外部是否有对应频带的信号输入无关。
实际上自激的放大器在自激频率具有无穷大增益，它内部晶体管和电阻噪声又不可能为0
所以满足自激条件的电路即使不接信号输入照样会自激，
只能改变反馈系统自身参数才可真正避免自激

MT4S301

mchoi518 发表于 2026-1-22 16:30
多谢大师，再次受教

从您回复的图，我理解了很多：

直接看个例子吧。

1、仿真开环频响，观察线路输出端和【经过负反馈电阻回到功放反相端】的频响异同。



2、取消1G大电感和大电容，观察此时功放的闭环频响。



3、最后在时域用小幅度方波检验功放线路确实有良好相位裕度。


这说明闭环频响和开环相位余裕由【从放大器输入到输出再经负反馈电阻回到反相输入的完整路径】的相位余裕决定。

断桥烟雨

你们说得？？？？