在许多电子技术文献中,所有补偿技术中解释最不好的也许是超前-滞后补偿技术了。遗憾的是,某些流行的参考文献在开环增益曲线以及对超前-滞后补偿的相关描述中存在错误,因此本文将重点讨论这方面内容。
超前网络的严格定义或至少清晰的定义是,它的零点频率幅值比极点的要低,因此催生出纯粹两个拐点。在滞后网络中则相反,极点频率幅值比零点的低。超前-滞后网络是这两种网络的组合,超前网络的全部两个拐点频率的频率幅值都要小于滞后网络的频率幅值。同样,在滞后-超前网络中,滞后网络的两个拐点的频率幅值要小于超前网络。不管是滞后-超前网络还是超前-滞后网络,每种网络都会形成4个拐点:两个极点和两个零点。
在给定总体系统与技术约束条件下,人们也许会使用任何合适的补偿网络去补偿具有与生俱来且有时不可修改拐点的系统。所选的补偿技术可能专门用引入的零点去抵消固有的系统极点,反之亦然,从而得到一个纯粹更低阶的系统。本文采用开环增益表达式的Bode图用于稳定性分析,并得出极点和零点的定义。
超前-滞后补偿:实现
根据参考文献给出的超前-滞后补偿电路如图3A所示。出于实用和简单的目的,假设未补偿运放有两个固有极点:主极点(?p,dom)和第一个非主要极点(?p,nondom)。图3B显示了开环增益幅度图,其中实线代表未补偿运放的情况,显示出了运放本身的固有拐点。
图3A:针对反相配置的典型超前-滞后补偿。
图3B:针对超前-滞后补偿的开环增益幅度图。
通过引入超前-滞后补偿而引入了一个极点(?’p,dom)和一个零点(?z),引入的极点(?’p,dom)变成了新的主极点,引入的零点(?z)基本上抵消了运放的固有主极点(?p,dom),虽然图3B显示的是?z 和??p,dom之间完美的抵消。这样文献中所示的对应(错误的)图应该可以理解了。与许多其它补偿技术一样,超前-滞后补偿的一个明显优势是,所形成的主极点和非主极点之间的间距增加了,从而增强了稳定性。然而有人可能会问为何不是只执行超前补偿,用补偿网络引入的零点抵消运放固有的第一个非主要极点。
一个众所周知的原因是,超前补偿明显会产生带宽限制,而超前-滞后补偿不会。为什么超前-滞后补偿不会限制带宽呢?如果从开环增益曲线看全部可见的话,这个问题的答案不是很明确。有人也许通过分析闭环放大过程可以得到答案。针对超前-滞后补偿情况,另一篇文献很好地提出了闭环增益计算公式,但这里对这种技术为何不会限制带宽给出了一种直观的解释,虽然利用了一些简单的数学方法。