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镌汰年夜器变振荡器,若那里置赏罚容性负载? [复制链接]

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揭晓于 2018-6-12 17:30:28 |只看该作者 |倒序浏览
要害词: 镌汰年夜器
容性负载一定会影响运算镌汰年夜器的性能。质朴地说,容性负载可以将镌汰年夜器酿成振荡器。明天我们就来讲说——


  • 容性负载若何将镌汰年夜器酿成振荡器
  • 若那里置赏罚容性负载?



镌汰年夜器变振荡器?


运算镌汰年夜器固有的输入电阻Ro与容性负载一起,组成镌汰年夜器转达函数的此外一个极点。如波特图所示,在每个极点处,幅度斜率(负值)减小20dB/10倍。请重视各极点若何增添多达-90°的相移。我们可以从两个角度来考察不稳固性效果。请看对数图上的幅度照顾,当开环增益与反映衰减之和年夜于1时,电路就会变得不稳固。类似地,还可以看相位照顾,在环路相移逾越-180°的频率,假定此频率低于闭环带宽,则运算镌汰年夜器经常会发生振荡。电压反映型运算镌汰年夜器电路的闭环带宽即是运算放太器的增益带宽积(GBP,或单元增益频率)除以电路的闭环增益(ACL)。

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运算镌汰年夜器电路的相位余量可以看作是使电路变得不稳准时所需的闭环带宽的特殊相移量(即相移+相位余量=-180°)。随着相位余量趋于0,环路相移趋于-180°,运算镌汰年夜器电路便趋于不稳固。通常而言,假定相位余量值远小于45°,就会招致频率照顾的尖峰,和阶跃照顾时的过冲或响铃振荡等效果。为了保持足够的相位余量,容性负载所发生的极点至少应比电路的闭环带宽高10倍。假定不是这样,请推敲电路不稳固的能够性。


若那里置赏罚容性负载?教你三招


首先应当一定,运算镌汰年夜器能否安然地驱动自己负载。许多运算镌汰年夜器数据手册划定了“容性负载驱动才干”,尚有一些则供应了关于“小旌旗暗记过冲与容性负载之间关系”的尺度数据。检查这些数值,可以发现过冲随着负载电容增添成倍递增。当过冲靠近100%时,运算镌汰年夜器便趋于不稳固。假定能够,请让过冲远低于此限值。另外请重视,此图针对特定增益而言。关于电压反映型运算镌汰年夜器,容性负载驱动才干随着增益的增添而前进。是以,在单元增益时能够安然驱动100pF电容的电压反映型运算镌汰年夜器,在增益为10时应当能够驱动1000pF电容。


一些运算镌汰年夜器数据手册给出了开环输入电阻(Ro),由此可算出上述附加极点的频率。假定附加极点的频率(fp)比电路带宽赶过10倍,电路将保持稳固。


假定运算镌汰年夜器的数据手册没有诠释容性负载驱动才干或开环输入电阻,而且没有供应过冲与容性负载的关系图,那么为了确保稳固性,必须假定任何负载电容均请求接纳某种赔偿手艺。有许多措施都能使尺度运算镌汰年夜器电路稳固驱动容性负载,下面是其中几种:


噪声增益操控


这是一种在低频应用中保持稳固的有用措施,可是却经常被设计职员所忽视。其原理是前进电路的闭环增益(也称为“噪声增益”),而不改变旌旗暗记增益,从而降低开环增益与反映衰减之积酿成1的频率。在一些电路的运算镌汰年夜器输入端之间毗连RD便可完成,以下图所示。应用所给的公式可求得这些电路的“噪声增益”。

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由于稳固性受噪声增益而不是旌旗暗记增益控制,是以下面的电路可前进稳固性,且不会影响旌旗暗记增益。只需使“噪声带宽”(GBP/ANOISE)比负载所发生的极点至少低10倍,便可确保稳固。

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这类稳固措施有一个弱点,即折合到输入真个电压噪声和输人掉落调电压进一步镌汰年夜,招致输入噪声和掉落调电压增添。将电容CD与RD勾通,可以扫除增添的直流偏置电压,但这类手艺会增添噪声,没法扫除。这些电路在网罗CD和不含CD两种情形下的有用噪声增益如图所示。


应用时,CD应尽能够年夜;最小值应为10ANOISE/(2πRDGBP),才干使“噪声极点”至少比“噪声带宽”低10倍。


环外赔偿


这类措施是在运算镌汰年夜器的输入端与负载电容之间增添一个电阻RX,以下图所示。该电阻显着在反映环路以外,但它与负载电容一起,可将一个零点引人反映群集的此转达函数,从而减小高频时的环路相移。

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为确保稳固,RX值应使所增添的零点(fZ)至少比运算镌汰年夜器电路的闭环带宽低10倍。增添RX后,电路性能不会像第一种措施一样遭到影响,输入噪声不会增添,但相对负载而言的输入阻抗会前进。由于RX和RL组成电阻分压器,这能够会降低旌旗暗记增益。假定RL已知且相当稳固,则可以前进运算镌汰年夜器电路的增益,以抵消该增益损掉落。


这类措施关于驱动传输线路异常有用。为了防止驻波,RL和RX的值必须即是电缆的特点阻抗(浅易为50Ω或75Ω)。是以,RX是事后一定的,剩下的使命就是让镌汰年夜器的增益加倍,以便抵消电阻分压器组成的旌旗暗记消耗,这样效果就处置赏罚赏罚了。


环内赔偿


假定RL是未知的或静态变换的,则增益级的有用输入电阻必须保持较低。这类情形下,将RX毗连在所有反映环路以内能够有赞助,以下图所示。接纳这类装备,直流和低频反做来自尊载自己,是以从输入端到负载的旌旗暗记增益依然不受分压器(RX和RL)的影响。

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此电路中增添的电容CF可以抵消CL所组成的极点和零点。质朴地说,CF所发生的零点与CL所发生的极点不合,同时CF所发生的极点与CL所发生的零点不合。是以,总转达函数和相位照顾与没有电容时完全一样。为了确保极点和零点组合均得以抵消,必须准确求解上述方程式。另外应重视条件;假定负载阻抗相对较年夜,则这些条件很容易取得知足。


假定RO未知,将难以盘算。这类情形下,设计法式模范模范就酿成猜谜游戏,这可以说是电路设计的噩梦。关于SPICE,有一点应当重视:运算镌汰年夜器的SPICE模子并未准确模拟开环输入电阻(RO),是以着实不克不及完全取代赔偿群集的履历设计。


尚有一点必须重视:CL必须为已知且恒定的值,才干应用这类手艺。许多应用中,镌汰年夜器驱动非老例负载,CL能够会因负载不合而有很年夜差异。只需CL是闭环系统的一部门时,应用以上电路才是最好选择。


一种应用是对基准电压阻拦缓冲或反相,以驱动较年夜的去耦电容。此时,CL为结实值,可以准确抵消极点/零点组合。这类措施的低直流输入阻抗和低噪声(与前两种措施相比)异常有益。此外,基准电压的去耦电容能够很年夜(经常为若干微法),应用其它赔偿措施并弗成行。


以上三种措施均应用于“尺度”、单元增益稳固、电压反映型运算镌汰年夜器,每种措施各有益害。
泉源:群集,如侵删

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