老工程師教你如何“馴服”振蕩運算放大器
發布時間:2019-08-20 責任編輯:wenwei
【導讀】鑒於反饋通路中相移(或者稱作延遲)引起的諸多問題,我們一直在追求運算放大器的穩定性。通過上周的討論我們知道,電容性負載穩定性是一個棘手的問題。
如果受反饋網絡電阻影響的運算放大器輸入電容(加上一些雜散電容)形(xing)成(cheng)的(de)相(xiang)移(yi)或(huo)者(zhe)延(yan)遲(chi)過(guo)大(da),則(ze)簡(jian)易(yi)非(fei)反(fan)相(xiang)放(fang)大(da)器(qi)便(bian)會(hui)不(bu)穩(wen)定(ding),或(huo)者(zhe)出(chu)現(xian)大(da)量(liang)過(guo)衝(chong)和(he)振(zhen)鈴(ling)。您(nin)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)該(gai)節(jie)點(dian)的(de)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)來(lai)獲(huo)得(de)一(yi)定(ding)的(de)改(gai)善(shan),其(qi)可(ke)以(yi)最(zui)小(xiao)化(hua)這(zhe)種(zhong)連(lian)接(jie)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)線(xian)路(lu)麵(mian)積(ji)。使(shi)用(yong)某(mou)個(ge)特(te)定(ding)的(de)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)時(shi),輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)(差分電容+共模電容)為固定值—您會受到它的束縛。
但(dan)是(shi),您(nin)可(ke)以(yi)按(an)比(bi)例(li)減(jian)小(xiao)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi),以(yi)保(bao)持(chi)增(zeng)益(yi)不(bu)變(bian)。這(zhe)樣(yang)可(ke)將(jiang)該(gai)電(dian)容(rong)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)極(ji)點(dian)頻(pin)率(lv)移(yi)至(zhi)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv),並(bing)減(jian)小(xiao)延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)常(chang)量(liang)。本(ben)例(li)中(zhong),我(wo)們(men)將(jiang)電(dian)阻(zu)減(jian)小(xiao)至(zhi) 5kΩ 和 10kΩ,獲得了明顯改善,但仍然產生了約 10% 過衝,並有振鈴出現。
另ling外wai,它ta還hai給gei運yun算suan放fang大da器qi帶dai來lai額e外wai的de負fu載zai,因yin此ci您nin不bu能neng過guo多duo地di使shi用yong這zhe種zhong解jie決jue方fang法fa。兩liang個ge電dian阻zu器qi的de和he為wei運yun算suan放fang大da器qi負fu載zai,因yin此ci您nin可ke能neng不bu希xi望wang其qi太tai低di。

更理想的解決方案可能是一個與 R2 並聯的電容器 Cc(請參見圖 2)。當 R1∙Cx= R2∙Cc 時,分壓器獲得補償,並且所有頻率的阻抗比均恒定不變。這樣,反饋網絡中便沒有相移或者延遲。:)

您可以把這種反饋網絡比作 10x 示波器探針的補償衰減器(請參見圖 3),qigainianshiyiyangde。tanzhenzhongdekebiandianrongqiyunxujinxingtiaojie,yiranglianggeshijianchangliangxiangdeng。qingzhuyi,zhezhongshiboqitanzhendexiangyingcongweibiaoxianchubuwending,jishicuowutiaojieshiyeshiruci。weishenmene?yuanyinshitabingmeiyouzaifankuihuanluneibu。

正如讓其中一個電容器在示波器探針中可調節來對補償進行微調一樣,您也需要對圖 2 所示 Cc 的值進行調節。由於雜散電容存在不確定的影響,因此我們可能無法知道電容 Cx 的準確大小。
另外,您可能希望微調電路的響應來達到您的要求。這樣做可能會產生一些過衝,但卻可以獲得更高的速度和更佳的帶寬。
之前,我介紹了不穩定性的另一種常見情況,即電容性負載運算放大器。現在,這種解決方案又在環路中產生了相移(反饋延遲),而其為問題的根源。這一次的情況很複雜,因為開環輸出電阻在運算放大器內部。
我們無法穿過該電阻器連接一個補償電容器。實際上,它並非為一個真正的電阻器,它是運算放大器電路的一個“等效”輸出電阻。因此,下次,我們將討論電容性負載問題。
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