振蕩運算放大器應該如何處理?

2019-08-21 14:42:32 來源:CNTR
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鑒于反饋通路中相移(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)形成的相移或者延遲過大,則簡易非反相放大器便會不穩定,或者出現大量過沖和振鈴。您可以通過減少該節點的雜散電容來獲得一定的改善,其可以最小化這種連接的電路板線路面積。使用某個特定的運算放大器時,輸入電容(差分電容+共模電容)為固定值—您會受到它的束縛。
 
但是,您可以按比例減小反饋網絡的電阻值,以保持增益不變。這樣可將該電容所產生的極點頻率移至更高頻率,并減小延遲時間常量。本例中,我們將電阻減小至 5kΩ 和 10kΩ,獲得了明顯改善,但仍然產生了約 10% 過沖,并有振鈴出現。
 
另外,它還給運算放大器帶來額外的負載,因此您不能過多地使用這種解決方法。兩個電阻器的和為運算放大器負載,因此您可能不希望其太低。
 


 
更理想的解決方案可能是一個與 R2 并聯的電容器 Cc(請參見圖 2)。當 R1?Cx= R2?Cc 時,分壓器獲得補償,并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),其概念是一樣的。探針中的可變電容器允許進行調節,以讓兩個時間常量相等。請注意,這種示波器探針的響應從未表現出不穩定,即使錯誤調節時也是如此。為什么呢?原因是它并沒有在反饋環路內部。
 


 
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。由于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沖,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。這一次的情況很復雜,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,它并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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