反馈电路中的相位补偿到底是什么？

因为需要识别下降的微小电压，所以需要加一级运放，放大这个下降的幅度，如下图：

那个时候刚进入社会，实践经验不足，为了更好的提升放大性能提高稳定性，想当然的在运放的反相输入端并了一颗小电容，我记得大概是10nF，如下图：

调试程序的时候发现，电池降压的信号很难检测到，往往电池充满发热很久才能检测到，这个问题困扰了一段时间没有解决，朋友带回香港，跟一个硬件人员一起调试，用示波器一个个脚的看信号，最终发现运放输出存在短时间的振荡，而这个振荡导致了信号采样问题，于是我很快想到是自己加了这颗电容的问题，并且在脑子中想象了整个振荡过程，给朋友做了分析。这个画蛇添足行为，最终导致了这个项目失败。

上几年做红外温度测试仪，温度范围是400~1200度，采用PID红外传感器，电流转电压放大部分电路如下图：

测试中发现，在700度附近温度测量不准，最后用示波器看输出，发现在这个温度点上，输出出现了振荡，这个时候马上想到，因为PID传感器，内阻高，寄生电容大，等价于在反相输入上并联了一颗电容，类似镍氢电池的放大了，所以马上按如下电路改进：

在做手机期间，测试发现一些劣质手机充电器，用示波器测量发现，其输出电压的纹波，除了100KHz附近的开关纹波外，还有一个5K附近的正弦波基于5V附近波动，比如输出电压5V，实际则是在4.8~5.2V之间按5KHz的频率波动，当时很奇怪怎么产生这个波动的？

以上三个案例是我碰到的，虽然前两个问题解决了，但是还留有困惑，随着自己对运放理解的深入，认识到这些问题的出现，都是跟相位有关，但是看很多运放方面的书，虽然告诉我们稳定的放大需要一个180度的负反馈，若相位在360度上，可能会引起振荡，这个还要取决于放大倍数，那么若反馈信号在270度呢？

实际上，相位引起的问题并不是太多，我做技术这么多年，也就是碰到这么几个案例，但是看很多资料，比如PLL锁相环的滤波，开关电源的反馈，运放的一些参考电路，都写着需要相位补偿，实际中把这些补偿去掉，似乎也没有发现问题，所以这个让我一直疑惑到底怎么回事？这也让大家对于相位问题，并不是很关心。

去年应朋友邀请录制了运放方面的视频，为了要录制视频，专门深入的分析了一下相位，终于明白了相位到底怎么回事。

我们大部分电路的应用，都是工作在稳态下的，比如放大一个信号，开关电源输入输出比较稳定等等，对于稳态信号，相位问题确实不突出，哪怕相位是360度，但只要系统回路放大倍数小于1，也不会引起振荡，以前三极管刚兴起时代，一些放大电路还工作在自举状态下，典型的就是AM收音机。但是对于输入输出信号存在阶跃突变的场合，因为每一个突变，导致系统回路失衡，系统需要再一次平衡，那么这个相位(这儿不讨论放大增益)就决定了进入平衡的时间周期，也就是说，相位在180度下，可以最快的进入新的平衡，而相位在360度下，则需要较长的时间进入再一次平衡。大家可以把180度理解为恰阻尼，越偏离180度，阻尼振荡的时间就越长。

下面给大家提供multisim的仿真结果：

C1为1uF的效果：进入稳态相对快一些：

C1为10uF的效果，进入稳态时间较长：

所以对于存在阶跃突变的反馈系统中，我们要尽可能的让电路工作在180度上，提高系统再一次平衡的速度。

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