寄生振蕩

常見的寄生振蕩有兩種，低於工作頻率的低頻寄生振蕩和高於工作頻率的高頻寄生振蕩。

1）將放大器輸入端短路，輸出端一般仍有振蕩信號輸出；

2）振蕩周期一般較有規律且波形比較規則；

3）振蕩幅度一般較大，有時甚至使放電器處於飽和與截止狀態；

4）振蕩頻率一般較高（由電源去耦不良造成的低頻振蕩例外），且振蕩頻率與幅度會隨放電器的元器件參數的不同而變化；

5）寄生振蕩處理得當時可能完全消除。

寄生振蕩 的產生大都是由於放大器的輸出通過難於查覺的感應迴路，反饋至輸入端產生的。如圖中的兩極放大器，A1和A2若它們各自的輸入和輸出信號都相反，即相差180°，放大器A2的輸出信號即使通過某種感應支路而反饋到它本身的輸入端，因兩者相位差180°，是負反饋，故不會引起振蕩。若A2的輸出端反饋至A1的輸入端，因而信號相位相同，形成正反饋，電路就有可能產生振蕩。

1）具有高增益放電器的電路；

2）高頻電路且具有過大的分佈電容或雜散電感存在以及電路的部分引線過長；

3）放大電路中單級放大倍數過大；

4）電路的輸入和輸出端相距過近，或輸入環路與輸出環路交鏈面積過大以及平行布線等；

5）多級放電器中或在幅度倍數較大的放大電路中，前級放電器屏蔽或接地不良；

6）電路布線混亂，布線環路面積過大以及布線電容和分佈電感過大；

7）電路接地不佳，接地點選擇不合理，接地線過長以及由接地線形成了過大環路面積；

8）印刷電路板設計不合理；

9）電路設計頻帶過寬，採用超過電路工作頻率過多的元器件（主要是有源器件）；

10）裝配工藝不佳，導線及元器件固定不牢靠，電路易受到機械振動的影響；

11）多級放大電路共用同一個直流電源，且電源去耦不良；

12）負反饋電路反饋過深；

13）電路間存在不良的耦合。

對電子電路中產生的寄生振蕩，因為它有很大的偶然性，因此要查明原因和找出振蕩源，往往是一件非常麻煩的工作，即使找到了振蕩源，要排除這種有害的寄生振蕩也絕非易事。一旦碰到電路產生自激振蕩，首先應判斷是連續振蕩、間歇振蕩或者是瞬間的衰減振蕩。振蕩大致在這三個部位：(1)放大電路本身；(2)人為的反饋支路；(3)布線和元器件的部位安裝、安排不當或有了改變。

迅速排除寄生振蕩有以下七種方法：

①電阻反饋法

在放大器的輸入端串入幾十至幾百歐姆的電阻、消耗反饋能量，降低放大器的增益。

②專用工具推拉法

可用自製的專用工具，推拉有關元件和布線的位置，觀察振蕩變化和消除的情況。

③敲擊法

敲擊機殼和底板，看振蕩是否有變化。有些設備因接地點焊接不牢或底板鏍絲鬆動也會引起電子線路的自激。

④順次接地試探法

用0.1μf滌綸電容器一隻，使有關電路逐一接地，由末級開始，順序向前，探查出振蕩停止的那部分電路。

⑤直接短路法

把各級放大器輸入端逐級短路，探查振蕩發生在哪一級，從而確定振源的部位。

⑥直流電壓表監視法

在檢漢輸出端用普通電壓表監視，由前向後逐級屏蔽，觀察電壓表的變化，查出振源的部位。

⑦示波器探測法

在有條件的情況下，可用方波發生器由後向前逐級輸入方波信號，在放大器的輸出端用示波器進行觀察。根據方波前後沿的變化穩定度來判斷放大電路工作是否穩定或處於臨振狀態。

如果放大器 光學表面的反射能夠引起足夠的反饋，放大器就會在信號脈衝到達前發射激光，這就是放大器的自發輻射(ASE），工作介質邊緣的內反射能顯著增大自發輻射，當這些反射能導致產生封閉路徑時自發輻射現象更為嚴重，並且得到強的反饋機理，當激光介質內的增益超過損耗時，就建立起寄生振蕩。寄生振蕩對激光器和激光放大器的性能有很大影響，對於放大器而言，寄生振蕩的存在使得放大器在信號光到達之前就消耗了大量的反轉粒子數，降低了晶體的峰值增益和存取效率，影響了激光放大器尤其是高功率激光放大器的性能，因此消除激光器工作物質內的寄生振蕩對提高激光器的功率有著很重要的意義。

寄生振蕩是困擾放大器設計的一個重要問題，對高功率的激光放大器尤其如此。本文在分析寄生振蕩現象產生機理的基礎上，詳細研究了Nd :YAG板條晶體的4個側面在不同的表面處理下的放大效果，分析結果與斯坦福大學的Shally Saraf等人對端面抽運的板條晶體的研究結果有些差異，這可能與晶體的大小和形狀有關，Shally Saraf等使用的晶體的激光輸入輸出端面很小，只有1. 1 mm X0. 9 mm，並且將其中兩個相對的側面加工成不平行，這在一定程度上可以防止寄生振蕩的產生，因此Shally Saraf等在對兩個側面進行處理后就得到了良好的放大效果。

當將抽運光的重複頻率從10 Hz逐漸增加到1000 H z時，發現放大器的放大倍數並沒有因為功率變大而降低，輸入能量為140 mJ時，獲得了278 mJ的激光輸出。這表明由於晶體的兩個XZ面直接與冷卻水接觸，因此有很好的冷卻效果，使得在高功率時沒有使晶體的熱效應惡化到可以影響晶體放大倍數的程度。合理的晶體結構和適當的表面處理方式對消除激光放大器的寄生振蕩很重要。對於高功率激光放大器，良好的冷卻系統同樣是必須的。