FX0041是作者所在公司的经典功率运算放大器,广泛地应用在压控电流源电路中,驱动舵机或电机等感性负载。由于FX0041器件自身的特性及应用场景的复杂性,FX0041输出异常的典型失效模式即为自激振荡。对于负反馈系统可能出现的振荡现象,大量的文献采用二端口或返回比方法来分析反馈电路的稳定性。此种方法测量环路增益会断开环路。断开环路会引起两个问题:一是两侧的直流工作点通常不同,二是从两侧看到的小信号交流阻抗与闭环情况不同。虽然罗森斯塔克开路/短路法能相对准确地测量环路增益,但是断开环路计算环路增益通常是一种不精确且容易出错的方法。然而,大多数工程师仍采用简单的二端口或返回比方法来分析反馈电路的稳定性。由于这些问题,本文将基于Pspice实现闭环的麦德布鲁克双注入法,该方法通过在电路中注入理想的交流电压和电流源,以不会改变直流工作点和小信号交流阻抗的方式,在闭环下测量电路的环路增益,克服了开环下测量环路增益的缺点。虽然闭环分析方法能更准确地测量环路增益,但却不便于分析运算放大器电路的不稳定原因。因此,本文结合闭环与开环方法的各自优势来分析FX0041压控电流源的稳定性问题。在罗森斯塔克开路/短路法和麦德布鲁克双注入法的基础上,确定了FX0041压控电流源电路适合断开环路的节点。由于二端口方法需要考虑反馈结构,而返回比方法无需考虑反馈结构,更具一般性。通过建立FX0041晶体管级微模型及提取印制线路板的关键寄生参数,采用返回比仿真方法分析得出:反相输入端杂散电容及负载电感所形成的低频极点衰减了相位裕度,从而导致FX0041输出振荡。然后,通过反馈超前的方式实现频率补偿,解决了电路的稳定性问题。返回比方法、罗森斯塔克开路/短路法和麦德布鲁克双注入法均假定信号是单向传输的,而实际上信号是双向传输的,只有合理的近似分析才能得出准确的结果。为验证仿真分析结果的准确性,设计并制作FX0041压控电流源评估板,通过瞬态过冲百分比测量证实了稳定性分析的准确性及频率补偿的有效性。因此,为工程师设计压控电流源电路以及测量环路增益提供了一套完整可行的解决方案,具有较高的实用价值。