Other Parts Discussed in Thread: PGA308, PGA309, TINA-TI
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器件型号：PGA308 主题中讨论的其他器件： PGA309、 TINA-TI
在用户指南中的各种应用中、CL 的值列为10nF、但实现电容大于10nF 的电容器是否安全？
您好！
负载电容与隔离电阻(RISO)和反馈电容(CF)对放大器的稳定性有影响；因此 RISO = 100Ω Ω、CL= 10nF 和 Cf>47pF 的最佳组合是稳定的、如下面的4线模块示例所示。 在输出电压上使用过大的 CL 电容器而不调整 RISO/CF 可能会导致稳定性问题。
您是否在1W 连接至 Vout 的三端模块上使用 PGA308？ 或者、此应用是四端模块、其中的输出电压连接与1W 连接无关？ 在1W 连接上使用过大的负载电容会使控制器难以 为数字通信上的逻辑"0"至逻辑"1"转换提供合理的上升沿； 因此、在三线模块上、VOUT 连接到1W、我们避免使用大于10nF 的负载电容器。
谢谢、此致、
Luis
您好！
大多数应用通过降低总体电路带宽和调节电容器 CF 来过滤 PGA308放大器噪声、而不会影响稳定性。 根据第二级放大器选择的增益、选择反馈内部反馈电阻器(RFO)。 用户可以使用以下公式更改 CF、从而通过将放大器降低到所需的 BW 来降低 PGA308噪声：
在上面的公式中、BW 表示所需的 PGA308放大器带宽、RFO 表示内部反馈电阻器。 例如、如果用户需要~10kHz 的带宽、并且输出级设置为增益 G=4、则 RFO 电阻器为135kΩ Ω。 根据上面的公式、计算出的 CF 电容器大约为~120pF。 下面的表3-3 显示 了不同的 RFO 电阻值、具体取决于输出放大器增益。
更改 CF 电容器是否可以接受以降低应用中的噪声？
如果唯一的解决方案是增加 CL、则可能需要调整电路以确保稳定性。 PGA308器件是大约~12年前开发的、遗憾的是我们不提供 SPICE 模型。 为了估算 RISO 的值、我可能只能提供一个近似计算。 在您的电路的输出级上选择了什么增益？ 您的电路所需的最小带宽是多少？
谢谢、此致、
Luis
您好！
下面是一 份 PGA309噪声滤波应用报告、您可能会发现该报告很有用。 本应用手册讨论了如何调整 CF 电容器以降低放大器带宽和噪声。 该报告介绍了 PGA309、该器件放大器具有与 PGA308非常相似的拓扑结构；因此同样的概念也适用。 但是、 您可能只需要参考 PGA308用户指南的表3-3 p35来获得合适的 PGA308 RFO 电阻器。
100Ω 稍微增大 CL=13nF 以降低 EMI 以改善 EMI 抑制、您可以考虑增大 CFB =100pF、在下面的电路中使用 RISO=RFB=8 Ω 来提高 EMI 抑制、同时保持稳定。 下面的电路显示了 PGA309、但是同样的概念/拓扑适用于 PGA308。 一个考虑器件近似开环增益频率响应和输出阻抗的近似仿真显示电路是稳定的。
谢谢、此致、
Luis
您好！
PGA308和 PGA309具有非常相似的拓扑。 根据应用手册、RFB 有助于防止电阻器发射接收到噪声和 EMI。 并不一定需要该电阻器、但应用建议为 PGA 器件提供一些额外的 EMI 和 RFI 隔离。 例如、PGA308/9EVM 不使用该外部 RFB 电阻器。
关于稳定性、我通过为 PGA308输出级创建一个近似模型来执行 SPICE 仿真。 该模型是基于数据表图22的输出放大器小信号开环增益(AOL)响应的近似值、如第12页所示；以及开环输出阻抗与频率的近似值。 稳定性分析与高精度实验室-运算放大器、 第10.2节 和 第10.3节关于 运算放大器稳定性的分析类似。
该电路由反馈电阻器绘制、增益为4.5V/V (RFO=140k、RGO=40k)、并具有外部 RISO、CF 和 CL 组件。 然后、我执行开环小信号稳定性分析。 下图显示了 AOL (开环增益)、环路增益(Aol*Beta)和1/Beta 曲线的仿真结果，其中 Beta 是放大器电路中的反馈因子。 电容器 CL 在 AOL 曲线上引入第二个极点、从而产生潜在的不稳定性。 电容器 CF 影响反馈因子1/Beta 的斜率、并有助于补偿电路、从而改善相位裕度。 快速的开环信号稳定性分析表明、当使用 CL=13nF 和 Cf=100pF 时、电路是稳定的、具有良好的相位裕度(超过45度的相位裕度)。 由于负载电容仅在经过稳健耐用/测试的电路上略微变化30%、并且我们增加了反馈补偿电容器、因此该电路是安全的。
谢谢、此致、
Luis
更新了图11/5/21：
您好、用户：
应用手册中的作者建议使用外部 μ 100Ω RFB 来改善 RFI/EMI 抑制或防止噪声接收。 CL 电容器应有助于减少 RFI/EMI 噪声的发射/接收；但在到达 PGA308器件引脚之前尽可能减少 EMI/RFI 噪声可能会有所帮助。 从功能角度来看、不需要该外部射频电阻器、但根据应用中的 EMI/RFI 抑制测试结果、您可以考虑添加射频外部电阻器以进一步隔离器件的噪声。
遗憾的是、对于仿真文件、没有官方的 PGA308 TI PSPICE 或 TINA-TI SPICE 宏模型、因为这是一款多年前于2008年推出的器件。 但是、为了估算电路稳定性、我很快在 TINA-TI 上创建了一个定制模型、该模型近似于 PGA308输出级的小信号开环增益频率响应。 近似模型仅近似于图22的输出开环增益与频率间的关系 PGA308数据表。 Ω 模型假设此稳定性检查的小信号输出阻抗固定为500k Ω、该阻抗近似于1kHz 至1MHz 范围内的图28；对于此稳定性估算而言、这是一个合理的假设。 下面是 TINA 模型近似于数据表曲线的 AOL 频率响应曲线：
您可以通过以下链接找到 TINA-TI 仿真器安装程序： https://www.ti.com/tool/TINA-TI
请参阅仿真电路、仿真结果和仿真 TINA-TI 文件：
TINA 仿真文件：
e2e.ti.com/.../PGA308_5F00_stability_5F00_Test_5F00_11_2D00_7_2D00_21.TSC
仿真显示电路保持稳定的 CL=13nF、Cf=100pF (RISO 和 RFB=100欧姆)。 在仿真结果中、我监控环路增益幅度和环路增益相位特性。 环路增益 相位曲线保持平滑、而环路增益相位曲线上的相位没有突变(或在窄频率变化中环路增益相位发生较大变化)。 理想情况下、交叉点处 AOL 增益和1/Beta 之间的接近率(或斜率差异)应接近20dB、这是稳定性的保守指标(40dB 的接近率被视为不稳定)； 当环路增益= 0dB (在 AOL 和1/Beta 曲线的交叉点)时、相位裕度也高于45度。
在该电路中、可以灵活地在增大 CF 的同时增大 CL。 例如、使用 CL=22nF 和 Cf=200pF 表示电路稳定。
请记住、这种有限的定制模型接近 PGA308输出级的小信号 AOL 参数。 它仅用作此电路小信号稳定性分析的近似值。 该宏不会对输出级输入/输出电压限制、输出电流范围、电源限制、噪声或直流误差进行建模。
请告诉我您打算使用的最大 CL 电容器、我很乐意重新验证稳定性。
谢谢、此致、
Luis
您好、用户：
放大器的开环增益(AOL)是一个小信号参数、通常 、只要放大器输入和输出在其线性区域内偏置、放大器的开环增益性能就不会受到电源变化的显著影响。 该模型基于数据表 AOL 规格。
用于稳定性仿真的标准： 监控交叉点处 AOL 增益和1/Beta 之间的接近率、以确保接近20dB、 监控环路增益 相位曲线是否出现突变(避免在窄频率变化中环路增益相位发生较大变化) 确保相位裕度超过45度是允许设计裕度的保守准则。 由于我们在增大 CL 的同时增大 CF 电容器、因此电路将保持稳定。
PGA308用户指南 在第35页和图3-9中提供了一个根据经验在硬件上测试电路稳定性的过程。 您可以在硬件中执行以下测试程序、以确保设计的稳定性。
谢谢、此致、
Luis
输出放大器可以使用外部反馈电阻器 RFO EXT 和 RGO EXT、如图3-9、表3-3所示...通过零 DAC 将 VOUT 偏置为中标度(VS =+3.3V 时为+1.65V)、设置 VDIFF = 0V、可以在 VOUT 测量输出放大器的小信号瞬态响应。 并使用信号发生器将200mVPP 方波(1kHz)注入 RGO EXT 的末端。 然后、可使用显性双极系统的标准稳定性瞬态响应标准根据测得的 VOUT 上的过冲和振铃来确定合适的相位裕度。 请注意、尽管未使用内部增益设置电阻器 RFO 和 RGO)、但 VFB 引脚必须连接到 VOUT FILT、如图3-9所示、以使用过量程和欠量程放大器。
