Hay dos frecuencias que se pueden identificar rápidamente a partir de las gráficas de bode del sistema de circuito cerrado. El unity gain frecuencia es donde la ganancia es 0 db es decir, ni ninguna amplificación ni ninguna atenuación. El phase inversion frecuencia es donde la fase de 180 grados.
Si, en la "inversión de fase" de frecuencia donde el cambio de fase de 180 grados, no más de 0 db de ganancia; es como si un amp op de la inversora y no-inversora entradas realmente fueron intercambiados. La retroalimentación negativa a esta frecuencia se comporta como retroalimentación positiva, que se producen divergencias en lugar de la convergencia. Esto hace que casi cualquier sistema de circuito cerrado, se vuelven inestables, independientemente de si se utiliza un amplificador operacional o de cualquier otra forma similar de cerrar el ciclo.
En el ejemplo de bode de las parcelas, la -180 grados de cambio de fase se produce en alrededor de 5 rad/seg. Y puesto que hay más de 0 db de ganancia en esa frecuencia, el sistema tenderá a oscilar. Y, la frecuencia a la cual la ganancia cae a 0 db es de poco menos de 20 rad/seg, donde el cambio de fase es de unos -245 (?) grados. Por lo tanto el margen de ganancia y el margen de fase es negativo, y la estabilidad no está garantizada.
Si el bucle cerrado de la ganancia ajustada (sin afectar a la respuesta de fase) de tal manera que la unidad-aumento de la frecuencia de 3 rad/seg, donde el desplazamiento de fase es -120 grados, entonces tal sistema tendría un cómodo 60 grados de la fase de margen. Esta es una generalmente aceptadas las normas de diseño para la mayoría de los op-amp circuitos.
Así que en términos de las gráficas de Bode, phase margin está determinada por la frecuencia, donde la ganancia es 0 db (ganancia unitaria): restar el correspondiente cambio de fase de 180 grados.
Del mismo modo, gain margin está determinado por la frecuencia donde el cambio de fase de 180 grados (inversión de fase): reste la correspondiente ganancia de 0 db.
Puede haber otras condiciones además de la ganancia en 180 grados de cambio de fase, que podría hacer que el sistema sea inestable; pero para los sistemas de circuito cerrado construido alrededor de cualquier estándar Op-Amp, la ganancia de 180 grados es normalmente la principal causa de la inestabilidad.
La condición general de estabilidad es un poco más complicado, que implica el rastreo de un contorno en el plano de frecuencia compleja y comparando con los polos y ceros (Wikipedia Nyquist stability criterion http://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist_stability_criterion ); brevemente he aprendido en la escuela y nunca se utiliza en más de 20 años en mi trabajo. Para fines de ingeniería estamos interesados en mantener el sistema estable, con un margen de protección contra variaciones (como de un dispositivo a otro dispositivo, o la variación en la temperatura, o con el tiempo). A menudo hay bastante incertidumbre que una versión simplificada de la heurística como gain margin o phase margin es preferible a una exacta, analítica prueba matemática como el criterio de estabilidad de Nyquist. Así, la versión simplificada de la heurística es que mientras el cambio de fase de 180 grados punto es atenuada por debajo de la unidad de ganancia, que es apenas suficiente para evitar un amplificador se comporta como un oscilador.
En una nota lateral: cuando usted lea las hojas de datos disponibles comercialmente amplificadores, algunos se anuncian como "unidad de ganancia estable" y otros que se anuncian como "indemnización". Muchos fabricantes ofrecen tanto internamente compensado y no compensado versiones de la misma base en op-amp. El internamente compensado versión tiene su ganancia de paso bajo de filtrado, de modo tal que puede ser operado en una unidad de ganancia de configuración con un adecuado margen de fase. La indemnización tiene una versión superior de lazo abierto de ganancia y puede ser operado con más ancho de banda, pero requiere un mínimo de circuito cerrado de ganancia (como 2V/V o 5 v/V) para un funcionamiento estable.
