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OPA695为电流反馈型运放,想用两个OPA695级联实现100MHz信号放大100倍。Pspice仿真可以实现,但PCB测试与仿真完全不相符。
采用级联双运放,均为单电源(VCC = +5V,VEE = 0V)供电,非反向输入端电阻分压实现VCC/2直流偏置,预期每级放大10倍,仿真原理图如下;
实际测试中出现以下问题:
求问该电路设计有什么问题,谢谢!
您先一级一级的测试,两级不要同时测试,分别测试结果怎样?
建议您先验证芯片是好的,即在电压跟随器模式下是可以正常输出的。
如果在电压跟随器模式下都不能正常输出,那么芯片可能是坏的,或电路接线存在问题,同时检查下供电电压和2.5V电压输出是否正常?
待电压跟随器模式正常后,再一级一级的验证每级电路是正常工作的,待两级都正常工作后再级联在一起验证整个电路是否可以正常工作?
您好,我在两级间加了一个25欧姆的隔离电阻,或者电容隔直再重新分压,电路工作基本正常了;但是放大倍数还有问题,级联后同时输出第一级波形和第二级波形,发现第一级放大了20-30倍,第二级放大了2-3倍(原本设计各放大10倍),请问是什么原因导致的?
另外我也试用了另一款电压反馈运放LMH6629,按数据手册说明两级间也接了25欧姆的隔离电阻,Rf取249欧姆,Rg取25欧姆,两级放大倍数异常,也是上面这种问题,第一级放大倍数远超设计,第二级放大倍数很低,不知道是不是因为隔离电阻的原因,还是我测试的问题?谢谢,期待回复。
两级电路分别测试结果是正常的吗?
我TINA仿真两级间串联25Ω电阻没什么异常,怀疑是测试的问题,您测试时输入信号幅值是多少?您是在面包板上搭建的电路吗?
您好,OPA695和LMH6629在TINA和Pspice仿真时均正常工作,OPA695甚至两级直接连接仿真结果都正常,但是实际无法工作;面包板一直自激,故用的PCB电路,频率100MHz,设计为每一级放大10倍。
OPA695:
第一级输出在25欧姆电阻之后,输入40mVpp,第一级输出0.6Vpp,最后输出2.6Vpp,放大倍数不太正常?两级运放电阻我都是取的Rf=348,Rg=36,请问这个取值正确吗?这个取值能达到的带宽有多大?
LMH6629:
所用原理图如下。第一级输出测试点为25欧姆之前。输入40mVpp,第一级输出2Vpp,最后输出3.2Vpp,放大倍数也不正常?两级运放的Rf=249,Rg=24,请问取值是否正常?这个取值能达到的带宽有多大?
另外,我需要达到100MHz时的相移在30°~50°,所以可能要很大的带宽;目前测试相差甚远,请问对这两个运放电路,我是否需要调整电阻参数,或者还是有其他解决办法?
谢谢!
看OPA695 datasheet 在RF=348Ω时,其带宽在全温度范围是300MHZ,Rg=36Ω时,增益是1+Rf/Rg=10.7倍;
第一级输出在25欧姆电阻之后,输入40mVpp,第一级输出0.6Vpp
这里第一级输出峰峰值误差很大,您仿真下面datasheet 中figure 50是正常输出的吗?我用TINA仿真,输出偏小
关于第二级,因为输出有电压限制,40mV放大100倍为4V,5V供电,超出了其输出范围:
OPA695是电流反馈型运放,而LMH6629是电压反馈型运放,它们设计方法不一样,LMH6629它的带宽受增益和压摆率SR限制:
第一级放大电路放大倍数异常的大,第二级放大倍数异常的小:
1、请问和中间的25欧姆隔离电阻有关系吗?这个隔离电阻对于OPA695和LMH6629分别取多少合适?
2、关于LMH6629,不管我取Rf=1k,Rg=100还是Rf=249,Rg=25,第一级测得放大倍数都是50倍,完全不符合计算值,测试点在25欧姆电阻之前,请问可能是什么原因?
3、对于OPA695,中间采用25 Ohm隔离电阻,当Rf=402,Rg=75,第一级放大了8倍,第二级放大了3倍;当Rf=348,Rg=36z,第一级放大了14倍,第二级放大了6倍;
4、对于OPA695,中间采用电容隔直再重新分压,当Rf=348,Rg=36,第一级放大了50倍,第二级基本没放大,但第二级也产生了很大的相移;当Rf=383,Rg=50时,第一级放大了70倍,第二级缩小了1.5倍;
总之,不管什么接法,第一级放大倍数都异常的大,请问是什么原因导致的?应该如何调整
另外,两个运放带宽貌似都不够达到,当100MHz的时候,相移在30-50°,请问还有什么办法能拓宽带宽吗?谢谢
非常不好意思,问题有些繁琐也有点多,期待您能解答,谢谢
我在想是不是和阻抗匹配有关,如下figure 50中的两个806Ω电阻和57.6Ω电阻共同决定了电路的输入阻抗是50Ω,那么信号发生器产生的信号输入至此放大电路需要设置信号发生器输出阻抗50Ω,因此请您检查这一点。
下面电路建议您去掉R31,且输入对地需要接RT匹配电阻,使500//500//RT=50Ω。
下面电路同理,输入需要对地接RT电阻,参考datasheet中电路,RT=57.6Ω
输出端同理,也要做阻抗匹配。您先测量一级电路,一级正常后,再调理二级电路。
然后我只测了第一级,发现在10MHz的时候放大倍数基本是正常的,但是100MHz比10MHz时多放大了十倍,不知道是不是100MHz频域响应有尖峰?
有关系的,100MHz频域响应有尖峰说明在100MHZ信号时电路增益大。
我想先着重看OPA695的问题,后期再看LMH6629的问题,因为它们是不同类型的运放,解决方法不一样。
另外OPA695更奇怪,用+5V供电,最后居然可以输出10.6Vpp。。。
您是怎样测量的?测试方法是否有问题,您可以换一种测量工具测量吗?
是用SMA接口,接到示波器测量的;将信号发生器直接接到示波器,波是正常的,设备应该没问题
因为时间有些紧急,需要这几天就搞出来,我感觉LMH6629希望更大些,OPA695电阻值换过一些了,带宽都没有提升,所以现在主要在看这个电压反馈运放;
目前我能实现的是用LMH6629单级运放,Rf=1k,Rg=100,理论放大11倍,10 MHz时实际放大倍数和计算差不多,但100 MHz时但级实际放大了50倍,有40°左右的相移,基本可以满足要求,但是工作状态感觉不太靠谱,不知道是不是长时间工作在频域的尖峰状态?请问这样可行吗?为何尖峰状态能实现比预期多放大这么多倍?原理不是很懂,期待您的解答,谢谢!
您使用的是哪种封装的?LMH6629还比较特殊,它不是单位增益稳定运放,它内部带补偿,不同的封装最小稳定增益不同,不过11倍的增益两种封装都是稳定的。
您是在制作的PCB板上焊接的LMH6629上述仿真文件中的电路吗?我感觉可能与寄生参数有关,我想看下您的PCB layout
两层板是吗?建议您看下datasheet Layout Guidelines部分,里面提到了元器件的选择,建议您看下所使用电阻器件的频率特性曲线,特别是在100MHz的阻抗。
里面提到了文档 SNOA367,也建议看下,里面讲了寄生电容参数的影响
因为电阻本身就具有寄生参数(寄生电容和电感),这些寄生参数在高频应用中会影响电路的性能,设计电路时需要考虑,如下截图是我在网上找到的一个1KΩ电阻的频响,可以看出在10MHZ时还能保持在1KΩ,但是在100MHZ时其阻值下降到约200Ω了,因此这个频率特性很重要。
元件本身的寄生参数是一方面,另一方面是PCB引入的寄生参数,这个要看PCB layout guidelines相关注意事项,
关于AGC的问题,建议您另发新帖