[参考译文] OPA552：容性负载的稳定性问题

R107的值是什么？ 直接电容负载通常是个问题、看起来您是从嵌入式积分器方法开始的、但可能需要调整这些值。 C81和 R107就是该调整。 最后、您需要运行 LG 相补角仿真。 这里有很多材料、但这里是我做过的、  

https://www.planetanalogue.com/stability-issues-for-high-speed-amplifiers-introductory-background-and-improved-analysis-insight-5/

您好、Ahmed、

您能详细介绍一下您的应用吗？

您希望将哪个电容范围连接到输出端？ 电容如何连接到输出端？ 是什么？

您的最大信号频率是多少？ 什么形状？ 什么振幅？

输出端连接了什么电阻负载？

到底连接到+input 是什么？ 是否有低通滤波器？

您说您的增益为8V/V、输入信号为5V。 但8 x 5V = 40V、您的电源电压仅为35V？

Kai

您好、Ahmed、

我们的一些团队成员不在办公室、但您应该在本周内收到回复。   

同时、请详细说明 OPA552输出端的阻抗/容性负载、输入信号频率/振幅和电路详细信息、以便我们提供详细的稳定性分析。  如 Kai 所述、澄清了、如果输入电压幅值预计为5V、且电路配置为增益+8V/V、电源轨+35V 和-5V、则放大器输出将超出范围。

谢谢、此致、

Luis

您好、Michael、

感谢您的链接。 我将进行检查。

R107为1E。

此致、

Ahamed Faize

尊敬的 Kai 和 Luis：

感谢您分析电路规格。 以下是您询问的信息

1) 1) 您希望将哪个电容范围连接到输出端？ 电容如何连接到输出端？ 是什么？

Faize：电容范围为10pF 至100nF。 它将通过~10cm 母对母跳线电缆进行连接。  

2) 2) 您的最大信号频率是多少？ 什么形状？ 什么振幅？

Faize：最大信号频率为100KHz、方波。 振幅可以是介于0至32V 之间的任何值

3) 3) 输出端连接了什么电阻负载？

Faize：到目前为止未连接任何电阻负载。 在后续阶段、我们可能使用100mA 电阻负载(最大值)

4) 4) 什么与+input 精确连接？ 是否有低通滤波器？

Faize：输入由 DAC (DAC7822IRTAT)驱动。 输入端有低通滤波器选项。 (但未使用)

5) 5) 您说您的增益为8V/V、输入信号为5V。 但8 x 5V = 40V、您的电源电压仅为35V？

Faize：很抱歉、出现错误信息。 输出为5V、输入为5V/8。

希望我已经回答了您的问题。

此致、

Ahamed Faize

您好、Ahamed、

当希望达到100kHz 方波性能时、很难使电路稳定。 我会尝试使用该电路：

e2e.ti.com/.../ahamed_5F00_opa552_5F00_1.TSC

e2e.ti.com/.../ahamed_5F00_opa552.TSC

Kai

尊敬的 Kai：

感谢您的仿真。 我们将对此进行研究。

尊敬的 Kai：

我是 Ahamed Faize 的同事。 我们将尝试法兹已经承认的这个电路。 同时，请回答我的两个问题：  

1.为什么要说 希望达到100kHz 方波性能时很难使电路稳定。

2.在输出端添加 RC 网络背后的理论是什么？

此致、

Vijetha HN

您好、Vijetha、

[~引语 userid="398152" URL"/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1105712/opa552-stability 问题-容性负载/4100839#4100839]1. 为什么您说 希望达到100kHz 方波性能时很难使电路稳定。

为了获得更好的稳定性、必须增加 C2和 R4 (在我的仿真中)、增加 R4以更好地将运算放大器的输出与大电容负载(C1)隔离、并增加 C2以提供更多相位超前补偿。 但这两者都会导致由 R1/C2和 R4/C1形成的低通滤波器的转角频率降低。

[~引语 userid="398152" URL"/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1105712/opa552-stability 问题-容性负载/4100839#4100839]2. 在输出端添加 RC 网络背后的理论是什么？[/quot]

我使用缓冲器方法、在出现不稳定情况的临界高频条件下、以电阻方式加载放大器的输出。 这会使放大器的增益缓冲、并将0dB 点移至相位裕度看起来更好的频率。 串联电容仅用于降低较低频率下的负载。

缓冲电路是通过试错来确定的、更好的说、是根据我的经验来确定的  

当然、缓冲器方法始终存在增加 OPAMP 输出端负载的缺点。

Kai

[~引脚 userid="339984" URL"/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1105712/opa552-stability 问题-容性负载/4100897#4100897"]

为了获得更好的稳定性、必须增加 C2和 R4 (在我的仿真中)、增加 R4以更好地将运算放大器的输出与大电容负载(C1)隔离、并增加 C2以提供更多相位超前补偿。 但这两者都会导致由 R1/C2和 R4/C1形成的低通滤波器的转角频率降低。

[/报价]

您好 Kai，是的，我们使用一些公式来达到 C2和 R4的适当值，这样：不应有任何不稳定性振荡+ 100KHz 应该是可切合的。

我们将 foirmulae 用作：  

R4 =(R2*R0)/R1。 其中 R2 = 1K、R1 = 7K、R0是 OPA552的输出负载电阻(25 Ω)。

C2 =(R4+R0)*CL/R1。 其中 CL =总负载电容(视为4.7nF + ESD 二极管电容、为0.2nF、我们共享的原理图中未显示)。

通过这些计算、我们选择了 R4 = 3.49 Ω、C2 = 18pF。  

对于这些 R4和 C2值、我们不会看到任何不稳定性振荡。 但一个问题是：此电路有2个单独的部分。 在一个部分中、我们不会看到使用这些值的任何振荡(通过测试10次来确认)、在另一个部分中、它显示了10次中的不稳定！ 这让我们感到困扰。 我们正在研究不同的 ESD 二极管、然后重新计算以再次进行测试。

为了避免所有计算、试错方法，我想确认：您是否建议具有非常稳定的备选 OPAMP (建议使用相同尺寸)，在增益为8时支持最低1MHz 带宽(换句话说，在单位增益为8MHz)？ 还需要支持32V、150mA。

您好、Vijetha、

[~引语 userid="398152" URL"/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1105712/opa552-stational-issuations-and-capitive-loads/4101997#4101997"]

R4 =(R2*R0)/R1。 其中 R2 = 1K、R1 = 7K、R0是 OPA552的输出负载电阻(25 Ω)。

C2 =(R4+R0)*CL/R1。 其中 CL =总负载电容(视为4.7nF + ESD 二极管电容、为0.2nF、我们共享的原理图中未显示)。

通过这些计算、我们选择了 R4 = 3.49 Ω、C2 = 18pF。

[/报价]

那么、为什么您在第一个帖子中显示了不同的电路？

新电路将在负载电容为4.9nF 时保持稳定：

但负载电容不是100nF：

有两个问题：

1.双反馈方法只能在有限的负载电容范围内稳定工作。

2.您的电路会受到巨大的负载电容的影响。 请记住、100nF 在100kHz 时呈现16R 的阻抗、在1MHz 时呈现1R6的阻抗、其中可以找到100kHz 方波谐波。 因此、OPA552在其输出端看到短路。 这可能是您观察到的"不稳定"的原因。

Kai

[~引脚 userid="339984" URL"/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1105712/opa552-stability 问题-容性负载/4102143#4102143"]

2.您的电路会受到巨大的负载电容的影响。 请记住、100nF 在100kHz 时呈现16R 的阻抗、在1MHz 时呈现1R6的阻抗、其中可以找到100kHz 方波谐波。 因此、OPA552在其输出端看到短路。 这可能是您观察到的"不稳定"的原因。

[/报价]

Kai、

我们与 pur 最终客户进行了讨论、下面是提出的几个问题。

我们的终端应用需要稳定的波形、即使在最大容性负载高达100nF 的压力下也是如此。 为了实现稳定的波形、我们目前正在使用 OPA552尝试不同的环路补偿 R、C 值和输出缓冲器电路。  

但这些值现在可能有效、明天由于其他一些无源电容、可能再次造成不稳定。  

那么、您认为 OPA552是这里的主要限制吗？ 对于高达100nF 的容性负载、我们只需要一个稳定的100KHz 波形(最大32V)、而不会影响8Gain -1MHz 的增益带宽。 那么、您是否可以考虑将 OPA552替换为其他更好的运算放大器、我们可以解决这个问题。 请注意、OPA551解决了该问题、但其带宽较小。 那么、您能否建议使用.r.t OPAMP 的更好解决方案？

您好、Vijetha、

根据原理图、100kHz 方波进入4.9nF 负载电容会导致负载电流尖峰为1.14A、并具有理想的运算放大器：

e2e.ti.com/.../ahamed_5F00_opa552_5F00_2.TSC

带宽相似但负载电容为100nF 的电路将导致负载电流尖峰100nF/4.9nF x 1.14A = 23.3A！ OPA552是一款200mA OPAMP...

Kai

[~引脚 userid="339984" URL"/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1105712/opa552-stability -issuese-with 容性负载/4105184#4105184"]而 OPA552是200mA OPAMP...

Kai、

这里是一个基本问题。 您如何将此理论与 OPA551相关联？ 我们看不到 OPA551和 OPA551是否不稳定性也仅支持200mA、对吧？

您好、Vijetha、

为什么不亲自检查？ 我已经为您提供了 TSC 文件。 TINA-TI 是一款功能强大的仿真器、免费提供

Kai

您好、Vijetha、

在任何情况下、您都应修改要求或您的电路。 您应该定义方波的有限压摆率、并通过合适的低通滤波器来保证这一点。 请记住：

I = C x du/dt

Kai