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如何理解运放的开环输出阻抗Ro最差的情况是在Iout=0的时候

最近在阅读TI的《运算放大器稳定性分析(TI合集)》时,在page49有这样一句话:

– 通常最坏情况是当Voffset=0时→ 最大运放RO值 (IOUT=0)

有几个疑问:

1、本书提及到Ro(开环输出阻抗)在运放增益带宽以内通常为constant,且为纯电阻。请问Ro是真实存在的还是为了分析而等效的一个阻值?

2、Ro为何会随输出电流Iout的增大而减小?

我知道在使用书中的方法测量Ro时,必须在Iout=0时才能测量到尽量准确的Ro,否则会因为Iout的存在使得测量的Ro偏小。但是Iout只是在测量Ro时影响Ro,在实际运用和仿真中,Ro为何也会随Iout变大而减小。举个例子,一个运放在驱动一个空载的容性负载CL时是不稳定的,难道给电容加一个负载电阻反而可能会稳定?因为RL导致Iout增大,Ro减小,Ro和CL形成的极点变大了?

Amy Luo:

您好,
1、理想运放的输出阻抗为0 ,人们追求的也是0,这样带负载能力会强,但实际上不为0 ,其开环输出阻抗应该是等效电阻。

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toapex:

多谢。

关键还是不懂Ro最差是在Iout=0的时。

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Amy Luo:

您是说为什么在Iout=0时,Ro最大吗?您可以查看Tim Green写的运算放大器的稳定性第3部分中的图3.16: 测量 RO -负载法计算过程,如下截图 2),如果当Iout-=0时,Ro是无穷大的

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toapex:

恕我水平太菜。
如果Iout=0才测出最大Ro,为啥RL不选一个大一点的,这样Iout不是越小吗?
现实应用中如何保证Iout尽量小呢?我总觉得这个Iout是一个直流分量,不是交流部分。

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Amy Luo:

RL值的选择是以不会造成大电流流入或流出运放输出端为准。
现实应用中为什么保证Iout尽量小呢?对于选择功率运放,输出电流越大驱动能力越强,不是才越好吗

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toapex:

谢谢,可能是我表达的不够清楚。

不过继续往下阅读,这个疑惑已经解开了。书中解释了为什么Iout=0时Ro最大了,和运放内部的电路种类有关。比如双极性的射极跟随输出的运放书中有这样一段话:

对于大多数放大器而言,放大器输出端空载时,输出级的 AB 类偏置电流约为整个放大器静态电流的 ½。双极晶体管的 RO 与 1/gm 成正比,其中 gm 为晶体管的电流传输比(current transfer ratio)或电流增益。由于 gm 与集电极电流 IC 成正比,因而 RO 与 IC 成反比。当 IC 从空载输出电流向满负载输出电流增加时,RO 将会降低。这可能会使人有这样的推测,即当输入电流高到一定极限时 RO 将为零。然而,由于晶体管的物理特性、内部驱动以及偏置排列 (bias arrangement) 等原因,上述推测不成立。我们将测量最高可用负载电流下的 RO 值,并把它定义为 RX。然后测量空载电流下的 RO 值,并得出给定放大器电路的常数 KZ,该常数可用于预测任何负载电流下的 RO 变化情况…..

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Amy Luo:

感谢您的分享和反馈~

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