寄生振荡

寄生振荡是电子或数字设备中不受欢迎的电子振荡（输出电压或电流的循环变化）。它通常是由放大设备中的反馈引起的。该问题主要出现在RF、音频和其他电子放大器以及数字信号处理中。它是控制理论解决的基本问题之一。

由于几个原因，寄生振荡是不受欢迎的。振荡可能会耦合到其他电路或作为无线电波辐射，从而对其他设备造成电磁干扰(EMI)。在音频系统中，寄生振荡有时会在扬声器或耳机中作为恼人的声音被听到。振荡浪费功率并且可能导致不希望的加热。例如，进入寄生振荡的音频功率放大器可能会产生足够的功率来损坏连接的扬声器.振荡电路不会线性放大，因此通过级的所需信号会失真。在数字电路中，寄生振荡可能只发生在特定的逻辑转换上，并可能导致后续阶段的运行不稳定；例如，计数器级可能会看到许多虚假脉冲并且计数不规律。

当部分输出能量耦合到输入时，放大器级中的寄生振荡就会发生，并且具有正确的相位和幅度以在某个频率提供正反馈。耦合可以直接发生在输入和输出接线之间，输入和输出之间存在杂散电容或互感。在一些固态或真空电子器件中，有足够的内部电容来提供反馈路径。由于地对输入和输出都是公共的，流过地连接阻抗的输出电流也可以将信号耦合回输入。

同样，电源中的阻抗可以将输入耦合到输出并引起振荡。当一个公共电源用于几级放大时，电源电压可能会随着输出级电流的变化而变化。电源电压的变化会以正反馈的形式出现在输入级。一个例子是晶体管收音机，它在新电池的情况下播放良好，但当电池老化时会发出尖叫声或“摩托艇”。

在音频系统中，如果麦克风靠近扬声器放置，可能会发生寄生振荡。这是由正反馈引起的，从放大器的输出到扬声器再到声波，再通过麦克风返回到放大器输入。请参阅音频反馈。

反馈控制理论的发展是为了解决伺服控制系统中的寄生振荡问题——系统振荡而不是执行其预期功能，例如发动机的速度控制。的巴克豪森稳定性准则给出了振荡的必要条件;反馈环路周围的环路增益（等于放大器增益乘以无意反馈路径的传递函数）必须等于1，环路周围的相移必须为零或360°(2π弧度）。

实际上，反馈可能发生在一个频率范围内（例如放大器的工作范围）；在不同的频率下，放大器的相位可能不同。如果存在一个反馈为正且幅度条件也满足的频率-系统将在该频率下振荡。

这些条件可以使用奈奎斯特图以数学术语表示。控制环路理论中使用的另一种方法使用增益和相位与频率的波特图。使用波特图，设计工程师检查是否存在满足振荡的两个条件的频率：相位为零（正反馈）且环路增益为1或更大。

当出现寄生振荡时，设计人员可以使用控制回路工程的各种工具来纠正这种情况——降低增益或改变有问题频率的相位。

采取了多种措施来防止寄生振荡。放大器电路的布局使得输入和输出接线不相邻，从而防止电容或电感耦合。金属屏蔽可以放置在电路的敏感部分上。旁路电容器可以放置在电源连接处，为交流信号提供低阻抗路径并防止通过电源进行级间耦合。在使用印刷电路板的地方，高功率级和低功率级是分开的，并且布置了接地回路走线，以便大电流不会在接地走线的相互共享部分中流动。在某些情况下，问题可能只能通过引入另一个反馈中和来解决网络，计算和调整以消除放大设备通带内的负反馈。一个典型的例子是调谐射频接收器中使用的Neutrodyne电路。