前言：在《測(cè)量電子電路設(shè)計(jì)-模擬篇》中，作者講述到一種超級(jí)伺服電路，不是很理解，遂查詢相關(guān)資料驗(yàn)證，記錄如下。
1、要求
要求設(shè)計(jì)一種前置低噪聲的放大器，輸入阻抗100k歐，電壓增益60dB, 輸出阻抗在1歐以下，增益頻率特性是DC~100kHz，電源電壓+-15V,最大輸出電流是+-10mA以上，最大輸出電壓+-10V以上，輸入換算噪聲電壓密度5nV/√hz。
2、作者設(shè)計(jì)的電路如下：
兩級(jí)同相放大，運(yùn)放作者選擇的是NJM5534，在Multisim中沒(méi)有這型號(hào)，我嘗試用NE5534來(lái)代替，然而結(jié)果卻是沒(méi)有任何輸出.這是什么原因呢？
真的沒(méi)有輸出哎，我糾結(jié)了。
無(wú)奈之下，我換運(yùn)放，換成了OP07。結(jié)果好了。為了驗(yàn)證超級(jí)伺服電路的正確性，我往200Hz,10Vpp的正弦波輸入信號(hào)中加入了10mV的直流偏置，這時(shí)候，我是沒(méi)有加入超級(jí)伺服電路的（第二級(jí)放大級(jí)下面斷開(kāi)了與伺服電路的連接）。仿真結(jié)果如下：
可以看出，由于直流偏置也同樣的被放大992倍，然后輸出飽和了。
接下來(lái)我們看看超級(jí)伺服電路的能力到底如何了：
嗯嗯，真的很完美，直流偏置果斷被伺服電路清理得一干二凈，如此我們可以推想，在實(shí)際電路中，伺服電路也可以把失調(diào)電壓給消除，很好地放大交流信號(hào)的。
3、考察完其電路性能后，我想知道這個(gè)電路的設(shè)計(jì)原理，于是得到了如下的資料：
（1）伺服的定義是：
伺服是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
（2）、問(wèn)題的提出：
盡管直流放大器有很多優(yōu)點(diǎn)，然而輸出端中點(diǎn)電位的漂移仍是其最大的致命傷，即使是再高級(jí)的放大器也難去除這個(gè)弊端，雖說(shuō)“菱形差動(dòng)電路”、“鏡影對(duì)稱電路”可算是比較有效的對(duì)策，但是畢竟金錢代價(jià)過(guò)高，一直等到伺服電路的出現(xiàn)，這個(gè)問(wèn)題才勉強(qiáng)算解決，之所說(shuō)是“勉強(qiáng)”是因?yàn)�，用上伺服電路則使得直流放大器不能放大直流信號(hào)，這個(gè)好糾結(jié)。
（3）、正相放大伺服電路
電路中包含兩組濾波器，R1和C1是被動(dòng)式低通濾波器（什么是被動(dòng)式），C2和R2則是主動(dòng)式低通濾波器，他們兩個(gè)的任務(wù)都是把放大器輸出端的極低頻率成分檢出，作為伺服信號(hào)。兩個(gè)濾波器都是以6dB/oct 的特性衰減高頻。也許一開(kāi)始你會(huì)以為是兩組RC，而誤以為是12dB/oct,實(shí)則不然。因?yàn)楸粍?dòng)濾波器和米勒積分器的響應(yīng)曲線是不一樣的。
圖a是米勒積分器的，它是有增益的， 故在0dB之上，圖b是被動(dòng)濾波器的，無(wú)增益，所以在0dB之下，那么只要令他們的截止頻率相同即可合成(c)這樣連續(xù)的響應(yīng)曲線。所以R1=R2，C1=C2.
知識(shí)補(bǔ)充說(shuō)明：
分頻斜率（也稱濾波器的衰減斜率）用來(lái)反映分頻點(diǎn)以下頻響曲線的下降斜率，用分貝/倍頻程（dB/oct）來(lái)表示。它有一階（6 dB/oct）、二階（12 dB/oct）、三階（18 dB/oct）和四階（24 dB/oct）之分，階數(shù)越高，分頻點(diǎn)后的頻率曲線斜率就越大。較常用的是二階分頻斜率。高階分頻器可增加斜率，但相移位大；低階分頻器能產(chǎn)生較平緩的斜率和很好的瞬態(tài)響應(yīng)，但幅頻特性較差。
oct 是 octave的簡(jiǎn)寫(xiě)。用log2（f2/f1）求得。（log以2為底。）所以從50hz到200hz是 log2(200/50)=2個(gè)oct。那200hz處就是2×10＋0.02=20.02db
如此，我明白了超級(jí)伺服電路的原理了。 |
