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[参考译文] TLV8541:输入 RC 滤波器导致的振荡问题

Guru**** 2481465 points
Other Parts Discussed in Thread: TLV8541, TINA-TI

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1531454/tlv8541-oscillation-issue-caused-by-input-rc-filter

器件型号:TLV8541
主题中讨论的其他器件: Tina-TI

工具/软件:

您好、

我们目前正在使用 TLV8541DBVR 评估电路、并且已经观察到在同相输入端 (+IN) 放置 RC 滤波器 (R = 220kΩ、C = 0.01µF) 时发生振荡。 移除 C30 可消除振荡。

我们知道、由于 TLV8541 的低 GBW 和高阻抗设计、输入端的这样一个 RC 滤波器可能会降低相位裕度并导致不稳定。 您能否确认此理解是否正确?

此外、如果有使用 TLV8541 进行输入滤波的建议元件值、请提供指导。

谢谢、

Conor

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Conner、

    C30 放置在“虚拟接地“运算放大器反馈路径上。 它不是滤波器、因为它对理想运算放大器没有影响。  

    这是一种获得 LPF + HPF、带通输入滤波器的方法。  更改值以获得所需的带通  

     

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    电路的问题是没有得到适当的补偿。 下面所示的电路具有负(–84 度)的相位裕度、而不是建议的最小 45 度、因此输出会振荡没有任何意外。  

    运行瞬态分析可确认运行不稳定 — 请参见下文。    

    为了使电路稳定、C30||R2 创建的零点必须通过 C1|R1 形成的极点抵消、 因此 R2*C30 = R1*C1、因此 C1= 10nF*220k/3.9M=~560pF。

    将反馈电容 C1 从 6800pF 更改为 560pF 会将相位裕度增加至 89 度 — 见下方。

    但更好的解决方案是将 C30 全部移除在一起、这样会产生 63 度的相位裕度 — 见下文。

    传导瞬态仿真可确认电路的稳定运行 — 请参阅下面的。

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    尊敬的 Marek:

    关于仿真数据、请您分享以下两点的见解:

    1. 在 C1 修改为 560pF 的情况下、相位裕度显著提高至约 89 度。
      虽然这可以确保强大的稳定性、但我们的一般理解是、45 至 60 度的相位裕度就足够了。
      您能否提出这样高的相位裕度是否会导致缺点、例如瞬态响应较慢或带宽较小?

    2. 在移除 C30 的仿真中、系统仍然显示稳定的行为。
      但是、由于 C30 最初可用作输入噪声滤波器、您是否认为移除该电容器会降低噪声抗扰度或对外部干扰的易感性?

    最后、如果可能、您是否可以共享 在分析中使用的仿真文件?

    谢谢、
    Conor

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    1. 45 至 60 度相位裕度足够的经验法则仅适用于纯粹的二阶系统、但正如您可能看到的、根据增益峰值(以及上面的补充相移)、由于 R2 和 C2、您的系统更加复杂。 这就是 89 度相位裕度转化为比预期高得多的过冲的原因 — 请参阅下文。  

    就降低反馈电容所做的权衡而言,它会增大噪声带宽,从而显著提高输出噪声 — 请参阅下文(噪声几乎提高 4 倍)。

    2.在负输入端子添加较大的 C30 会使反馈响应延迟,从而直接导致较大的相移(稳定性问题)。      此外、保留 C30 不会显著改善总输出噪声 — 请参阅下文 (使用 C30 时为 54uV 与 45uV)。

    总之、我认为最好的解决方案是移除 C30。

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    尊敬的 Marek:

    感谢您的支持。

    我想根据您的建议采取措施删除 C30。

    不过、我们希望在我们这边运行仿真、那么您是否可以向我们发送您运行的仿真文件?

    谢谢、

    Conor

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    是的、当然。  随附的信息、请找到您可能用于交流和瞬态稳定性仿真的 TINA-TI 原理图。

    您可以点击以下链接免费下载 Tina-TI 副本: https://www.ti.com/tool/TINA-TI

    e2e.ti.com/.../TLV8541-AC-Stability.TSC

    e2e.ti.com/.../TLV8541-Transient-Stability.TSC