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[参考译文] OPA814:仿真 ninv 运算放大器的增益稳定性

Guru**** 2925550 points

Other Parts Discussed in Thread: OPA814

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/1649573/opa814-simulate-gain-stability-for-ninv-opamp

器件型号: OPA814

我的设计中使用了配置为单位增益缓冲器的 OPA814、但当反馈电阻器发生 0 欧姆短路(另一个接地电阻器开路)时、该设计想要振荡。  在反馈系统中安装一个 50 欧姆电阻器后、它将停止振荡。  这里似乎相位裕度有限、但我想详细了解 Tina 的分析。  在 Tina 中、如何模拟配置为同相格式的运算放大器的开环稳定性或闭环稳定性?  希望看到增益 (dB) 和相位裕度(度)。  闭环增益/相位会更容易、因为这是我随附的 Tina 文件中的内容。  在我看来、闭环格式没有明显的错误。  

TI 网站上有几个视频、展示了类似的概念、但不一定展示与该问题类似的概念。  如果您有类似内容的链接、请发布。  为记录、随附的文件没有显示任何类型的振荡、但我想知道如何在交流分析下提取增益/相位信息、以便更好地把握这个问题。

 

 OPA814_TINA-TI 稳定性.TSC 

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    尊敬的 Dennis:

    我会介绍我们的 TIPL 稳定性系列(链接如下)。 具体来说、我将介绍题为“断开差分放大器上的环路“的视频。 该电路不是差分放大器、但您仍然可以在输入端断开电路、从而为电路获得更好的结果。 我还添加了一个指向应用手册的链接、该应用手册涵盖了与稳定性相关的众多主题。 我将跳至第 24 页并阅读该部分、因为这是有关通过打破输入来仿真稳定性这一主题的更多信息。

    www.ti.com/.../ti-precision-labs-op-amps.html

    https://www.ti.com/lit/wp/sboa626/sboa626.pdf?ts = 1774367708944

    此致、

    Ignacio

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    您好、Ignacio

    后续问题:在 OPA814 数据表的第 15 页图 7-4 中、您是否知道使用了什么电路来生成此响应?  数据表未声明电路是反相还是同相。

    Dennis Brown

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    尊敬的 Dennis:

    设计人员在最终确定设计时在仿真中捕获这些开环图。 在仿真软件中、他们有一个可以测量此电表的仪表、它将为他们提供设计的增益和相位。 大多数情况下、器件位于缓冲区中、他们使用此仪表捕获这些数据。

    此致、

    Ignacio

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    尊敬的 Ignacio:

    我想提出后续问题:

    TINA 有了 OPA814 参考设计。  电路配置方式如下:


    此处的总增益应为 Av =(1+ 250/250) 或 Av = 2、或 6.02dB

    在闭环条件下对此进行仿真时、不会得到 6.02dB、但图中显示 2dB。  您能验证一下吗?

    虽然这是一个闭环仿真、但我确实看到信号的相位趋向于–180 度。  这是个问题吗?  

       

    在绿色框中、我注意到总增益趋向于 0dB、但相位也在减少。  似乎这种模型表明这可能是不稳定的,因为它的存在,但这是我试图确定的。 主要是寻找缓解措施来帮助实现此电路。  我的电路板上确实配置了在输入端使用并联 RC、在从 OUT 到 INV 引脚的反馈路径中使用并联 RC。

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    尊敬的 Dennis:

    我想知道是否要在 Y 轴上使用线性标度来仿真交流响应、因为它看起来大约为 2。 如果您双击 y 轴、您应该能够看到轴的刻度并进行相应的切换。 关于稳定性、您不会从闭环响应中获得太多的信息。 为了仿真稳定性、您必须断开环路以捕获环路增益。 我之前分享的链接介绍了如何执行此操作。 就配置而言、我会在输出端包含一个隔离电阻器作为占位器、以防负载处有任何电容。  

    此致、

    Ignacio

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    尊敬的 Ignacio:

    我获取了下载的 OPA814、并对其进行了修改以使用典型的开环分析。  

    如果我按预期安装了此设置、我就看不到很多问题

    此处的相位裕度将为 180 - 62.49 = 117.51

    我认为我的设计中没有很多负载电容。

    在上述电路中、负载上的电容为 5pF、但这不会导致太多问题。  即使在 10pF 时、也看不到任何内容。

    我认为电路板布局布线可以、我在 inv、ninv 和输出引脚周围有禁止项、如下所示:

    由于 PCB 的存在、我们可以通过在单位增益级的反馈环路中放置一个 50 Ω 电阻来停止振荡。  

    问题可能出在其他地方、可能是电源启动问题。

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    尊敬的 Dennis:

    仿真模型可能对其驱动容性负载的能力过于乐观。 在器件数据表中、我们建议在 10pF 负载中使用 50 Ω 的隔离电阻。 我假设 5pF 处于类似的范围内、因此在大多数配置中几乎不能使用隔离。 但是、由于您有 PCB、我们可以集中精力查看发生了什么。 您能否分享所测试 PCB 的原理图? 我不确定去耦电容器或周围元件使用的值是什么。 在 PCB 中、您在尝试调试振荡时是否移除了任何负载。 我建议这样做以删除其他变量。  

    此致、

    Ignacio

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    您好、Ignacio

    我想我可能错过了“图 6-9。 推荐的隔离电阻器与容性负载间的关系图。  我们必须旋转电路板、解决布局工具混乱的其他问题。 该运算放大器使用大约 300 Ω 负载驱动另一个 FDA。  杂散电容不应太大、但我尚未测量。  我已经在尝试找出发生振荡的原因、以便移除负载。

    对于去耦电容器、每个电源轨有三个、分别为 0.01u、0.1u 和 1U。  所有电源轨的额定电压均为 10V、但电源轨为双极 5.5V。  这里的 10V 电压不佳、我应该使用 25V 器件等器件、因为电容电压系数可能会影响这里的温度。  此时、我更倾向于通过电子邮件进行讨论、而不是公开分享更多这样的设计信息。  如果您同意、请告诉我。   

    Dennis Brown

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    尊敬的 Dennis:

    我继续向您发送了一个朋友请求、以便我们可以离线继续讨论。

    此致、

    Ignacio

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    您好、Ignacio

    这个请求没有出现在我的最后

    我认为我不需要太多时间来解决这个问题。   

    Dennis Brown

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    尊敬的 Dennis:

    不用担心、我继续向您发送了一封电子邮件。

    此致、

    Ignacio