TL431环路频率特性

一、前言

  前几天测试了 参考电压源 TL431 的负载电容稳定性。为了得到该器件稳定特性，下面使用ADALM2000 测量它的环路频率特性。

二、测试电路

  这是TL431测试电路。 在面包板上搭建这个电路。在开始的时候没有添加负载电容。使用小型高频变压器 在TL431的闭环中增加激励信号。由此测试TL421的环路频率特性。对比不同的负载电容，观察电路的稳定性边界条件。

三、测试结果

  首先，以参考串入TL431参考端高频变压器绕组信号作为参考信号，稳压输出作为输出信号。输出没有加负载电容。使用ADALM2000测量从 1kHz 到1MHz 之间的频率特性。从测量结果来看，在频率小于 100kHz 之前，幅频特性基本上维持在 6dB，相移 在 0°左右。这是因为反馈电阻是2:1，所以增益在6dB。当频率达到 183kHz的时候，增益开始下降，低于6dB，此时，对应的相移为65.6°。   说明此时 稳定相位裕量大约为114°。

  下面，给TL431输出增加一个0.1微法的瓷片电容。这个电容实际测量容量只有 80nF左右。电容连接在TL431的稳压输出与地线之间。重新测量1kHz 到1MHz之间的频率特性。可以看到在高频处，增益和相位发生了变化。在原来180kHz处，相移达到了 120°。重新测量增益回到6dB处，对应反馈回路回到单位增益，此时对应的相移还是65°左右。似乎说明，增加了0.1uF 负载电容，对于TL431反馈回路的稳定相位裕量并没有发生变化。

四、开环增益

  下面，测量TL431的开环增益，将ADALM2000参考信号修改为TL431参考端与地线之间的信号。这样它的输出信号与参考信号之间就是TL431的开环增益了。

  从测量结果上来看，在低频下，此时开环增益大约为24dB左右，相移为 180°，处在负反馈状态。当频率达到332kHz时，相位为0°，此时，可以看到增益有一个峰值，说明在这个频率下，TL431满足自激振荡的条件。这是在具有0.1uF负载电容的情况下测量的结果。

  将负载电容去掉，只有等频率达到2.26MHz的时候，相位才为0°。在之前，TL431的环路频率特性的相位都在60°以上。这说明此时 TL431时稳定的。

  给TL431增加2.2uF的负载电容，测量此时TL431在电路中的开环频率特性。可以看到，在相移为0°的时候，对应的增益接近6dB，测试 电路已经处在临界震荡状态。更换负载电容，将它修改为1uF，示波器显示，此时TL431已经开始震荡。震荡频率在70kHz左右。TL431开环频率特性显示， 相位0°，对应的频率为4.75kHz。TL431环路满足震荡条件了。

※ 总  结 ※

  本文测试了TL431参考电压源电路的环路频率特性。利用一个高频变压器在TL431参考端注入测试信号，测量稳压输出的频率特性。更改不同的负载电容，在1uF左右，TL431开始震荡，不过，这里显示的震荡频率与开环频率特性对应震荡点的频率值不一样。也许，这里面需要考虑到，此时电路已经不是线性电路带来的影响了。