O Critério de Estabilidade
Um amplificador realimentado negativamente oscila quando o ganho de malha T(jω) = A(jω)β(jω) satisfaz os critérios de Barkhausen em alguma frequência ω₀:
- |T(jω₀)| ≥ 1 (condição de magnitude)
- ∠T(jω₀) = 0° (mod 360°) (condição de fase → realimentação positiva)
Por Que Acontece
- Acúmulo de Defasagem: Cada polo em A(s) adiciona –90° assintóticos. Com 3+ polos, a fase cruza –180° enquanto ganho > 1.
- Fase da Rede de Realimentação: β(s) pode adicionar atraso (ex.: carga capacitiva, polos parasitas).
- Pico de Ganho: Margem de fase insuficiente (MF < 45°) causa ringing; MF ≤ 0° → oscilação sustentada.
Principais Contribuintes
- Capacitor de compensação muito pequeno (polo dominante não baixo o suficiente).
- Carga capacitiva na saída (adiciona polo).
- Polos parasitas de layout, encapsulamento, PCB.
- Polos não dominantes no amp-op (tipicamente f₂, f₃).
Correções: Compensação de Frequência
- Compensação Polo Dominante (Miller): Adicionar Cc da saída para entrada inversora → empurra primeiro polo para baixo, rola ganho antes que segundo polo adicione –90°.
- Compensação de Avanço: R-C em série na rede de realimentação adiciona +90° próximo ao cruzamento.
- Isolamento de Carga: Resistor em série (50–100 Ω) fora da malha para buffer de carga capacitiva.
- Reduzir Largura de Banda: Ganho de malha fechada menor → mais margem de ganho de malha.
Verificação
- Diagrama de Bode (ganho/fase) via simulação (SPICE) ou analisador de rede.
- Meta: Margem de Fase ≥ 45° (60° para robustez), Margem de Ganho ≥ 6 dB.
- Resposta a degrau transitório: <20% overshoot, estabilização rápida.
Projete para estabilidade desde o início — simule ganho de malha, não apenas resposta de malha fechada.
