針對容性負載的線性功率放大電路的穩(wěn)定性設計
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2．3 功率設計軟件的穩(wěn)定性分析
采用APEX公司的功率設計軟件可以在一階穩(wěn)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(huán)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(wěn)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.ex-cimer.com/article/179842.htm
如圖14所示，根據Spice環(huán)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(lián)上1 GH的電感L、并聯(lián)上1 GF的電容C，加入測試信號源Vin，其中環(huán)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(huán)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(wěn)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(jié)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(huán)相位裕度與阻尼系數(shù)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(shù)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(wěn)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(wěn)定性設計是有效的、可行的。
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