怎樣判斷放大器是否存在自激振蕩？如何進(jìn)行消除？

放大器是電子器件中應(yīng)用最廣泛的一種電路，其作用是在保持電信號(hào)形狀不失真的前提下將信號(hào)幅度放大，從而擴(kuò)大信號(hào)的傳輸范圍和距離。然而，由于各種因素的影響，放大器在正常工作的過程中可能會(huì)出現(xiàn)自激振蕩的現(xiàn)象，對(duì)信號(hào)傳輸造成影響和干擾。本文將詳細(xì)介紹如何判斷放大器是否存在自激振蕩，并提供一些方法進(jìn)行消除。

一、自激振蕩的原因以及表現(xiàn)

自激振蕩是指放大器的輸出信號(hào)反饋到輸入端，經(jīng)過放大之后又返回輸出端，形成一個(gè)回路，從而引起電路發(fā)生自激振蕩的現(xiàn)象。自激振蕩的主要原因是放大器設(shè)計(jì)時(shí)的失調(diào)或噪聲等問題，也可能由于負(fù)載匹配不良、功率過大等原因引起。當(dāng)放大器存在自激振蕩時(shí)，信號(hào)在電路中傳遞的路徑并不是所期望的路徑，導(dǎo)致輸出信號(hào)的形狀失真、頻率發(fā)散或者輸出功率下降。

在實(shí)際應(yīng)用中，放大器存在自激振蕩的表現(xiàn)有以下幾種：

1. 輸出波形失真

在沒有輸入信號(hào)的情況下，放大器的輸出端會(huì)出現(xiàn)一些高頻電壓脈沖。這些脈沖一般被稱為自激振蕩的產(chǎn)物，會(huì)導(dǎo)致輸出波形失真。

2. 頻率響應(yīng)異常

當(dāng)放大器出現(xiàn)自激振蕩時(shí)，信號(hào)在放大器內(nèi)部會(huì)形成回路，導(dǎo)致輸出信號(hào)頻率變化，頻率響應(yīng)不穩(wěn)定。

3. 功率下降

由于自激振蕩會(huì)引起輸出功率下降，因此可以通過測(cè)量輸出功率來判斷放大器是否存在自激振蕩。

4. 噪聲增加

自激振蕩會(huì)讓信號(hào)在放大器內(nèi)部反復(fù)穿梭，因此會(huì)增加噪聲，降低信噪比。

5. 熱量增加

自激振蕩會(huì)導(dǎo)致能量浪費(fèi)，電路中的電子會(huì)不斷地震蕩、擺動(dòng)，由此產(chǎn)生的熱量也會(huì)增加。

二、如何判斷放大器是否存在自激振蕩

為了判斷放大器是否存在自激振蕩，我們可以采用以下幾種方法：

1. 相位移動(dòng)法

相位移動(dòng)法是一種常用的檢測(cè)自激振蕩的方法。該方法通過觀察輸出信號(hào)的相位移動(dòng)來判斷是否存在自激振蕩。具體來說，可以在電路中添加一個(gè)相位移動(dòng)器，將輸出信號(hào)的相位向前或向后移動(dòng)一定的角度 θ，然后再將該信號(hào)輸入到放大器的輸入端。如果信號(hào)的幅值變化較大，幅值幅度不穩(wěn)定，就可能存在自激振蕩的問題。

2. 頻譜分析法

當(dāng)信號(hào)在放大器內(nèi)部頻繁發(fā)生反復(fù)激勵(lì)的時(shí)候，它會(huì)把能量不斷注入到高頻諧波中，導(dǎo)致諧波的增幅，進(jìn)而引起自激振蕩。因此，觀察高頻諧波的增幅可以判斷是否存在自激振蕩的問題。頻譜分析法可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行譜分析，得到信號(hào)的功率譜密度分布。如果在高頻處出現(xiàn)明顯的功率譜密度增加現(xiàn)象，則表明放大器存在自激振蕩的問題。

3. 反饋系數(shù)法

通過測(cè)量輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的反饋系數(shù)，可以判斷是否存在自激振蕩。當(dāng)反饋系數(shù)接近于1時(shí)，就說明信號(hào)的反饋夠強(qiáng)，有可能產(chǎn)生自激振蕩的問題。具體來說，可以通過網(wǎng)絡(luò)分析儀等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，測(cè)量輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的相位差和反饋系數(shù)，來判斷是否存在自激振蕩。

三、如何消除放大器的自激振蕩

發(fā)現(xiàn)放大器存在自激振蕩的問題，需要采取一些措施來消除。以下是常見的幾種消除方法：

1. 消除失調(diào)

由于放大器設(shè)計(jì)時(shí)的失調(diào)問題是引起自激振蕩的主要原因之一，因此在進(jìn)行消除前需要考慮是否存在失調(diào)的情況。失調(diào)一般是由于元件參數(shù)偏移、差錯(cuò)的排列、錯(cuò)誤的電氣連接等造成的。當(dāng)檢測(cè)到失調(diào)問題時(shí)，可以采用更換元件、重新調(diào)整電路參數(shù)等方法進(jìn)行消除。

2. 加強(qiáng)負(fù)載匹配

負(fù)載匹配不良也是放大器產(chǎn)生自激振蕩的一個(gè)原因。在負(fù)載匹配不好的情況下，輸出信號(hào)容易反饋到輸入端，形成自激振蕩。因此可以加強(qiáng)負(fù)載匹配，減小輸出信號(hào)反饋到輸入端的可能性，從而消除自激振蕩的問題。

3. 調(diào)整放大器電路

如果發(fā)現(xiàn)放大器存在自激振蕩的問題，需要對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。一般的方法是將放大器的反饋路徑打斷，從而減少信號(hào)的反饋。具體來說，可以調(diào)整電容、電感等元件的值，調(diào)整電路的天線長(zhǎng)度和位置等來達(dá)到減少信號(hào)反饋的目的。

4. 降低放大器增益

當(dāng)放大器的增益過高時(shí)，輸出信號(hào)容易反饋到輸入端，從而引起自激振蕩。因此可以通過加強(qiáng)負(fù)載匹配、利用耦合電路來降低放大器的增益。

5. 使用降噪 filter

自激振蕩會(huì)增加放大器的噪聲，干擾輸出信號(hào)。因此可以采用降噪 filter 的方法，通過濾波器的一些參數(shù)來改變電路的特性，降低噪聲，改善輸出信號(hào)的質(zhì)量，消除自激振蕩。

總之，自激振蕩是放大器常見的故障之一，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除。通過對(duì)自激振蕩的原因和表現(xiàn)進(jìn)行描述，本文提供了多種方法進(jìn)行判斷和消除的建議，希望對(duì)讀者有所幫助。