運算放大電路振鈴產生的原因及解決方法
發布時間:2022-11-11 責任編輯:lina
【導讀】zhenlingshizenmechanshengde,zhidaolezhedianwomenjiuzhidaocaiqushenmecuoshilaibimianyunfangdianludezhenlingdechansheng。womenxianlaikanyigeyunsuanfangdadianludelizi,ruxiatusuoshi:為一個同相比例放大電路,信號源頻率為10K,幅值1V的方波。運放采用雙電源供電。
xiangbidajiadouxueguoyunsuanfangdadianlu,ranerdianlucanshushaoweichulibuhaobianhuidaozhinishejideyunsuandianluxiaoguodadazhekou。zhenlingzaiyunsuanfangdadianluzhongshijingchangchuxiandewenti,yinweicanshudewentihuozhePCB板ban硬ying件jian本ben身shen的de問wen題ti,往wang往wang導dao致zhi你ni設she計ji的de放fang大da電dian路lu不bu放fang大da反fan而er振zhen蕩dang,振zhen蕩dang電dian路lu不bu振zhen蕩dang反fan而er放fang大da,大da學xue的de時shi候hou實shi驗yan室shi老lao師shi就jiu是shi這zhe麼me嘲chao笑xiao我wo們men的de,哈ha哈ha。
剛gang下xia班ban,回hui家jia也ye沒mei什shen麼me事shi兒er,索suo性xing就jiu加jia會hui兒er班ban,寫xie個ge博bo客ke,分fen享xiang自zi己ji在zai這zhe方fang麵mian的de理li解jie,同tong時shi呢ne也ye做zuo為wei自zi己ji的de硬ying件jian學xue習xi筆bi記ji吧ba,我wo今jin天tian分fen享xiang得de就jiu是shi運yun放fang電dian路lu振zhen鈴ling產chan生sheng的de原yuan因yin,以yi及ji解jie決jue辦ban法fa。下xia麵mian我wo們men開kai始shi吧ba。
振鈴產生的原因
zhenlingshizenmechanshengde,zhidaolezhedianwomenjiuzhidaocaiqushenmecuoshilaibimianyunfangdianludezhenlingdechansheng。womenxianlaikanyigeyunsuanfangdadianludelizi,ruxiatusuoshi:為一個同相比例放大電路,信號源頻率為10K,幅值1V的方波。運放采用雙電源供電。
上圖所示的參數下,其輸出波形如下圖所示,輸出波形還算理想,幅值為2V,符(fu)合(he)設(she)計(ji)所(suo)想(xiang)。但(dan)是(shi)你(ni)要(yao)明(ming)白(bai)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)的(de)仿(fang)真(zhen)結(jie)論(lun)實(shi)在(zai)器(qi)件(jian)理(li)想(xiang)化(hua)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)建(jian)立(li)的(de),所(suo)以(yi)此(ci)處(chu)的(de)運(yun)放(fang)也(ye)是(shi)理(li)想(xiang)運(yun)放(fang),不(bu)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)電(dian)容(rong)電(dian)阻(zu)等(deng),所(suo)以(yi)仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)趨(qu)於(yu)理(li)想(xiang)化(hua)。當(dang)器(qi)件(jian)焊(han)接(jie)到(dao)PCB板上以後,PCBbandegezhongjishengcanshudouhuiyingxiangyunfangdewaiweicanshu,tongshixianshizhongshiyongdeyunfangyebushilixianghuade,zhelianlianggeyinsushiyunfangwangwangbuyiwomensuoqidaidefangshiyunxing。womenjintianyaojiangdeyunfangdianludezhenling,jiushicongPCB板的寄生參數出發去分析它產生的原因。
運(yun)放(fang)振(zhen)鈴(ling)產(chan)的(de)原(yuan)因(yin)就(jiu)是(shi)由(you)於(yu)反(fan)向(xiang)輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)與(yu)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)構(gou)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi),大(da)家(jia)知(zhi)道(dao)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)會(hui)導(dao)致(zhi)相(xiang)位(wei)滯(zhi)後(hou)。而(er)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)呢(ne),又(you)是(shi)一(yi)個(ge)無(wu)腦(nao)的(de)東(dong)西(xi),它(ta)不(bu)知(zhi)道(dao)人(ren)們(men)把(ba)它(ta)接(jie)成(cheng)了(le)什(shen)麼(me)樣(yang)子(zi),它(ta)隻(zhi)知(zhi)道(dao)吧(ba)同(tong)相(xiang)端(duan)與(yu)反(fan)相(xiang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)差(cha)值(zhi)放(fang)大(da)無(wu)窮(qiong)大(da)倍(bei),然(ran)而(er)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)又(you)不(bu)可(ke)能(neng)無(wu)窮(qiong)大(da),這(zhe)就(jiu)得(de)益(yi)於(yu)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)反(fan)饋(kui)回(hui)路(lu)。當(dang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)過(guo)大(da)時(shi),反(fan)饋(kui)到(dao)反(fan)相(xiang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)也(ye)會(hui)變(bian)大(da),進(jin)而(er)輸(shu)出(chu)端(duan)電(dian)壓(ya)減(jian)小(xiao),當(dang)輸(shu)出(chu)端(duan)電(dian)壓(ya)過(guo)小(xiao)時(shi),反(fan)饋(kui)到(dao)反(fan)相(xiang)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)就(jiu)變(bian)小(xiao),進(jin)而(er)使(shi)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)增(zeng)大(da),這(zhe)樣(yang)的(de)一(yi)個(ge)過(guo)程(cheng)如(ru)此(ci)往(wang)複(fu)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)動(dong)態(tai)平(ping)衡(heng),保(bao)持(chi)輸(shu)出(chu)端(duan)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding)。
但是當反饋回路出現了延遲,會出現什麼情況呢?那na就jiu是shi輸shu出chu端duan的de電dian壓ya已yi經jing到dao達da預yu定ding電dian壓ya值zhi了le,可ke是shi由you於yu反fan饋kui回hui路lu上shang的de延yan遲chi,運yun放fang認ren為wei輸shu出chu端duan的de電dian壓ya還hai沒mei增zeng加jia到dao達da預yu定ding電dian壓ya,還hai在zai繼ji續xu增zeng大da輸shu出chu電dian壓ya,當dang運yun放fang反fan應ying過guo來lai之zhi後hou又you發fa現xian輸shu出chu電dian壓ya過guo大da,又you開kai始shi減jian小xiao輸shu出chu電dian壓ya,當dang輸shu出chu端duan的de電dian壓ya已yi經jing減jian小xiao到dao達da預yu定ding電dian壓ya值zhi了le,同tong樣yang由you於yu延yan遲chi的de存cun在zai,運yun放fang認ren為wei輸shu出chu端duan的de電dian壓ya還hai沒mei減jian小xiao到dao預yu定ding電dian壓ya,當dang運yun放fang反fan應ying過guo來lai時shi輸shu出chu電dian壓ya又you低di於yu預yu定ding電dian壓ya了le,然ran後hou又you開kai始shi增zeng大da輸shu出chu電dian壓ya。循xun環huan往wang複fu,這zhe就jiu產chan生sheng了le振zhen鈴ling。這zhe一yi節jie我wo們men講jiang了le振zhen鈴ling產chan生sheng的de原yuan因yin,下xia一yi節jie我wo們men就jiu來lai看kan看kan振zhen鈴ling到dao底di是shi什shen麼me樣yang的de。
見識振鈴
上麵我們說了振鈴產生的原因,下麵我們就人為製造一個振鈴產生的條件:在反向輸入端並一個電容到地,讓其與反饋電阻構成一個低通濾波器的延遲環節。如下圖所示:紅色圈住的部分為人為加入的反相端寄生電容10nF,其他參數不變。
參數設置完畢,我們來看下輸出波形,如下圖所示:
看不清楚?我們在來個特寫:振鈴就是這樣的,跟我們剛才分析的一樣。
產生振鈴的其他原因
上麵我們說到了產生振鈴的原因是反相輸入端的寄生電容,除了這個原因還有其他什麼原因會導致振鈴的產生呢?有的,
1、當(dang)你(ni)在(zai)使(shi)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)測(ce)量(liang)波(bo)形(xing)的(de)時(shi)候(hou),由(you)於(yu)示(shi)波(bo)器(qi)探(tan)頭(tou)也(ye)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong),這(zhe)個(ge)電(dian)容(rong)與(yu)運(yun)放(fang)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)阻(zu)也(ye)構(gou)成(cheng)了(le)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)的(de)延(yan)遲(chi)環(huan)節(jie),同(tong)樣(yang)的(de)也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)振(zhen)鈴(ling)現(xian)象(xiang),我(wo)們(men)來(lai)看(kan)圖(tu):
來看看這種情況下的輸出波形,不出意外的,也出現了振鈴:
zenmejiejueshiboqitantoudejishengdianrongdewentine,zongbunengbuyongba,dangranbushi,youqiandehuakeyimaixieyouyuantantouya,zhibuguoyoudiangui。bumaiyexing,jiujiaoniyigefangfa,zaishishiboqitantoushangchuanyigedianzu,pohuaidiaoditonglvboqidexingchenghuanjing,yinweishishiboqidetantouzukanghenda,chuanyigedianzujinqu,duiceliangjieguojibenmeiyingxiang,haolebuduoshuo,shangtu:
再zai來lai看kan看kan輸shu出chu波bo形xing,振zhen鈴ling現xian象xiang是shi不bu是shi明ming顯xian改gai善shan了le呀ya,想xiang要yao盡jin量liang改gai善shan振zhen鈴ling甚shen至zhi避bi免mian振zhen鈴ling現xian象xiang就jiu要yao合he理li的de設she置zhi參can數shu,這zhe裏li就jiu不bu一yi點dian一yi點dian修xiu改gai參can數shu了le,隻zhi指zhi明ming一yi個ge方fang向xiang,具ju體ti電dian路lu具ju體ti分fen析xi。
2、運放本身的容性負載,也會導致振鈴的產生,其具體解決方法同1,這裏就不做過多的分析解釋。
PCB板上運放的反相輸入端不要覆銅
為什麼呢? jiushiwomenqianmianshuode,fanxiangshuruduanruguofutongdehuahuidaozhifanxiangshuruduancunzaijishengdianrong,zheyeshizhenlingchanshengdezhongyaoyuanyin。ertongxiangshuruduanzekeyifutong,yinweitongxiangduanjishicunzaiyanchiyebuhuidaozhizhenlingchansheng。
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