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[参考译文] OPA858:交流耦合 OPA858同相放大器显示了不稳定的行为

Guru**** 2535150 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA858, OPA818

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/994070/opa858-ac-coupled-opa858-non-inverting-amplifier-shows-instable-behaviour

器件型号:OPA858
主题中讨论的其他器件: OPA818

您好!

我想根据 OPA858设置一个交流耦合同相放大器、该放大器由5V 单电源供电运行、其总体通带增益为76V/V (37、6dB)、最小带宽为 FCT = 30kHz。 原理图如下所示。 遗憾的是、电路不稳定、并以大约80MHz 的频率振荡。 我对这类电路的经验非常不丰富、因此任何帮助都将得到极大的帮助。 如何仿真 TINA 中的开环以研究该情况的相位裕度?

此致

e2e.ti.com/.../AC_5F00_Noninv_5F00_G76_5F00_30kHz.TSC

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    上午 Olaf、  

    这里似乎没有什么问题-但是、您的负载到底是什么?  

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    您好、Michael、

    再次感谢您的出色支持。 负载是100kr 接地和另一个 OPA858 (1GR + 0.82pF)的组合。

    我尝试仿真开环以检查相位裕度、如下所示。 在我看来、相补角大约为60度。

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    您好 Olaf、

    我可以看到物理布局吗?

    最棒的
    Sam

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    您好!

    当然! 请找到下图中的相关部分以及随附的光绘文件。

    e2e.ti.com/.../4705.gerber.zip

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    上午 Olaf、  

    下面是一些物理问题、请尽可能在引脚上隔离串联为20欧姆的 V+和 OUT 引脚、并在大电容器上添加100pF 电容、以将自谐振提高频率、  

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    您好!

    我们添加了额外的电容器、但输出仍在振荡。 为了简化调试、我将设计一个专用测试电路到下一个 PCB 修订版本。 我的设计可能出错了吗? 我使用100nF 和6.8uF 进行 VCC 去耦。 这会是个问题吗?

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    您好 Olaf、

     接地仅在顶层吗?

    最棒的

    Sam

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    如果您可以将这些串联电阻用于测试、我认为您需要这些串联20欧姆电阻

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    您好 Olaf、

    是的、仿真中的一切看起来都很好...

    在添加实际寄生效应之前:

    e2e.ti.com/.../olaf_5F00_opa858.TSC

    什么是对 OPA858进行馈送? 我问、因为如果它是低频运算放大器、则在大约80MHz 及更高频率下的输出阻抗也可能出现高欧姆、或至少高欧姆足以使 OPA858振荡。

    稍后更多...

    Kai

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    下面是 Gerber 查看器的一些快照:

    Kai

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    尊敬的 Sam:

    有一个专用的内部接地层、外层被接地。 OPA858的反馈路径标记了所有层的禁止区域。

    BR

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    您好、Michael、

    是的、我似乎忘记了这些 (隔离?) 电阻器。 我将在下一个版本中添加它们。

    BR

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    尊敬的 Kai:

    我的"理想"仿真看起来是一样的。 我也添加了一些寄生效应、但相位裕度从未下降到如此之高。 我猜我把它们添加到了错误的位置。 然而、C8是否意味着 IN+和 OUT 的走线彼此靠近并形成一个小电容? 输入信号本身由 OPA818 TIA 级"生成"、并由 HMC542BLP4E 衰减。 为了进行测试、我们将直接将 NI 矢量信号发送器生成的信号馈送到 OPA858放大器。

    关于光绘文件的注释、OPA858数据表(请参阅下文)建议仅移除引脚1和2周围的电源平面和接地平面、这正是我对第一个 OPA858 (U2)所做的操作。 像使用 U3一样放大该区域是否聪明?

    BR

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    您好 Olaf、

    有很多话要说。 让我们开始:

    图64中的布局建议不是很正确。 接地平面移除不应太多发生在 OPA858的输出引脚下方、而是更应发生在反馈组件的输入引脚和相关端子下方。 EVM 已正确完成此操作:

    《OPA858运算放大器 EVM 用户指南》

    作为5.5GHz 运算放大器、您需要应用 HF 设计实践。 这尤其意味着在串联电阻或铁氧体磁珠的帮助下使用电源电压滤波。 对每个单个运算放大器和每个单电源电压应用此值。 将串联电阻和/或铁氧体磁珠放置在最靠近去耦电容器的位置、去耦电容器本身应尽可能靠近运算放大器的电源引脚。 单靠这一点就可以实现诀窍并防止振荡。

    顺便说一下、我始终为此目的使用 π 型滤波器。 这样做时、无需额外的电源平面。

    3.可以,将电源铜线迹从 OPAMP 移开,使其不再直接在 OPAMP 下运行。 它的布线方式允许直接电容反馈并导致不稳定。

    4.您的电路板应该有更多过孔来连接各个接地层。 关于这一点、OPA858的 EVM 不是这样做的好示例! 它应该更像这样:

    这一点很重要、因为单个过孔显示了相关的电感并将复杂的阻抗引入电路。 由于这个"接地"更长、并且失去了它的所有优势(在整个频率范围内无低阻抗、无屏蔽效应等)

    5、正如 Michael 所说的、您几乎应该始终在运算放大器的+input 引脚和输出引脚上具有一个小电阻。 第一个用于抑制最终输入级振荡、第二个用于隔离容性负载。

    6.在100MHz 及更高频率下、电阻器不再看起来像电阻器、而更像是100...300fF 的电容。

    例如:在100MHz 时、您的100k 反馈电阻器可能会显示可怕的阻抗

    1/2/PI/100MHz/200fF = 8k  

    这是您预期的10万的十分之一  

    因此、您的电路在高频时看起来与原理图完全不同。

    唯一的补救办法是大幅降低所有涉及的电阻器值。 几千欧可能仍然可以接受、但在100千欧甚至更高的范围内没有。 越低越好!!!

    Kai

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    您好 Olaf、

    对延迟答复表示歉意。 我想 Michael 和 Kai 在这里都对您的输入/输出和器件电源提出了很好的看法。 我询问您的接地配置的原因是器件没有相邻的接地过孔、而 U3具有较长的系统接地路径。 一个好的规则是至少为每个接地焊盘放置一个过孔。 我还会使顶层上的5V 电源线更宽。 如果您旋转 C9和 C6并将其紧靠放大器向上放置,并且 C7和 C10与它们的左侧类似,则此封装引脚还允许您将旁路电容器直接堆叠在器件电源和接地之间。 另一种选择是为电路板的这一部分制作一个本地5V 电源覆铜、因为我看不到在该层上布线的任何其他元件。

    最棒的

    Sam