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|线性稳压器的工作原理及比较( 三 )


极性相反（图7：反馈信号的相位示意图） 。
负反馈与源(Source)的极性相反 ， 它总会阻止输出的任何变化 。 也就是说 ，
如果输出电压想要变高（或变低） ， 负反馈回路总会阻止 ， 强制其回到正常值 。
正反馈（PositiveFeedback）是指当反馈信号与源信号有相同的极性时就
发生的反馈 。 此时 ， 回路响应会与发生变化的方向一致 。 显而易见不能达到输出
的稳定 ， 不能消除输出电压的改变 ， 反而将变化趋势扩大了 。
当然 ， 不会有人在线性稳压器件中使用正反馈 。 但是如果出现180°的相移 ，
负反馈就成为正反馈了 。
相位偏移（PHASESHIFT）
相位偏移就是反馈信号经过整个回路后出现的相位改变（Phase
Change）的总和（相对起始点） 。 相位偏移 ， 单位用度（Degrees）表示 ， 通
常使用网络分析仪（networkanalyzer）测量 。 理想的负反馈信号与源信号相位
差180°（如图8：相位偏移示意图） ， 因此它的起始点在－180° 。 在图7中可
以看到这180°的偏置 ， 也就是波型差半周 。
可以看到 ， 从－180°开始 ， 增加180°的相移 ， 信号相位回到零度 ，
就会使反馈信号与源信号的相位相同 ， 从而使回路不稳定 。
相位裕度（PHASEMARGIN）
相位裕度（PhaseMargin ， 单位：度） ， 定义为频率的回路增益等0dB（单位
增益 ， UnityGain）时 ， 反馈信号总的相位偏移与－180°的差 。 一个稳定的回路
一般需要20°的相位裕度 。
相位偏移和相位裕度可以通过波特图中的零、极点计算获得 。
极点（POLES）
极点（Pole）定义为增益曲线(Gaincurve)中斜度（Slope）为－20dB/十倍频程
的点（图9：波特图中的极点） 。 每添加一个极点 ， 斜度增加20dB/十倍频程 。
增加n个极点 ， n×（－20dB/十倍频程） 。 每个极点表示的相位偏移都与频率相
关 ， 相移从0到－90°（增加极点就增加相移） 。 最重要的一点是几乎所有由极
点（或零点）引起的相移都是在十倍频程范围内 。
注意：一个极点只能增加－90°的相移 ， 所以最少需要两个极点来到达－180°（不
稳定点） 。
零点（ZEROS）
零点（Zero）定义为在增益曲线中斜度为＋20dB/十倍频程的点（如图10：波特
图中的零点） 。 零点产生的相移为0到＋90° ， 在曲线上有＋45°角的转变 。 必须
清楚零点就是“反极点”（Anti-pole） ， 它在增益和相位上的效果与极点恰恰相
反 。 这也就是为什么要在LDO稳压器的回路中添加零点的原因 ， 零点可以抵消
极点 。
波特图分析
用包含三个极点和一个零点的波特图（图11：波特图）来分析增益和相位
裕度 。
假设直流增益（DCgain）为80dB ， 第一个极点（pole）发生在100Hz处 。
在此频率 ， 增益曲线的斜度变为－20dB/十倍频程 。 1kHz处的零点使斜度变为
0dB/十倍频程 ， 到10kHz处斜度又变成－20dB/十倍频程 。 在100kHz处的第三
个也是最后一个极点将斜度最终变为－40dB/十倍频程 。
图11中可看到单位增益点（UnityGainCrossover ， 0dB）的交点频率
(CrossoverFrequency)是1MHz 。 0dB频率有时也称为回路带宽
（LoopBandwidth） 。
相位偏移图表示了零、极点的不同分布对反馈信号的影响 。 为了产生这个
图 ， 就要根据分布的零点、极点计算相移的总和 。 在任意频率（f）上的极点相
移 ， 可以通过下式计算获得：
极点相移＝－arctan(f/fp)（6）
在任意频率（f）上的零点相移 ， 可以通过下式计算获得：
零点相移＝－arctan(f/fz)（7）

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