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[参考译文] HOWLAND 电流泵反馈电容器大小确定

Guru**** 1129500 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA551, 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/779354/howland-current-pump-feedback-capacitor-size-determination

器件型号:OPA551
主题中讨论的其他器件: TINA-TI

我使用2个 OPA552P 和1个 OPA551P。 一个 OPA552P 配置为同相放大器。

一个 OPA552P 和一个 OPA551P 用于创建改进 的 Howland 电流泵。

一个100Hz 周期性信号被馈送到运算放大器。

如果我不添加电容器、节点的输出电压就会像这样不稳定。 发现正弦波的振幅为2V。

但令人  MΩ 的是、如果我将 Tektronix TPP0100探头(1 μ A/13pF )连接 到 OPA552P 的(-)输入、则负载的输出电压会变得稳定。

我尝试使用5pF、10pF 作为反馈电容器、但这无法使输出电压稳定。

我应该如何确定反馈电容器的大小? 我希望有人可以在连接探头时解释这种行为。

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    尊敬的 David:

    如果您使用改进的 Howland 电流泵驱动电阻负载、我希望它使用大多数运算放大器保持稳定。 但是、我确实看到您的电路存在一个可能导致不稳定的问题。

    OPA552P 不是单位增益稳定的运算放大器、适用于增益为5V/V 或更高的应用。 在这些较高的增益中、它应该是稳定的、但在噪声增益仅为2V/V 的电流泵电路中可能不会稳定

    我建议将 OPA552P 替换为 OPA551P、然后查看电路是否稳定。 我意识到您具有宽带宽和更高的压摆要求、但如果电路稳定、这将会导致问题。

    此致、Thomas
    精密放大器应用工程
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    [引用 USER="Thomas Kuehl]我建议将 OPA552P 替换为 OPA551P、然后查看电路是否稳定。 我意识到您具有宽带宽、更高的压摆要求、但如果电路稳定、这将会导致问题。

    大家好、Tomas。 您是说这样更改;是否安装两个 OPA551P?

    BTW、我的输入电压信号是周期性的正/负脉冲(振幅范围为3V ~ 26V、频率范围为5Hz ~ 10、000Hz)。

    此外、回到反馈电容器问题、 我应该安装多大的电容器、以及如何计算该电容器的大小?

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    尊敬的 David:

    是的、您会将 OPA552P 替换为 OPA551、因为您已经在上面绘制了电路。

    CF 具有较小的电容值。 它在此电路中的主要功能是补偿 OPA551P 反相输入电容以及从引脚到周围 PC 板走线的任何杂散电容。 由于输入电阻和反馈电阻都为10千欧、因此 CF 将设置为该引脚的输入电容和杂散电容之和。 对于启动器、我希望电容器的电容值可能大约为10pF。

    如果您发现负载存在电抗和电阻增加、则稳定性和补偿会成为一个更加复杂的问题和练习。 这并不意味着它无法得到补偿;它只需要深入的稳定性分析。

    此致、Thomas
    精密放大器应用工程
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    谢谢、Thomas。 正如您建议的那样、不稳定的输出现已得到解决。 我真的很感激!

    尽管您已经解决了这一问题、我能问您 的技术术语吗?

    [引用 USER="Thomas Kuehl]CF 将具有一个小电容值。 它在此电路中的主要功能是补偿 OPA551P 反相输入电容以及从引脚到周围 PC 板走线的任何杂散电容[/引述]

    我 认为添加反馈电容器是为了从输出中解决这个过冲/振铃问题、就像下图所示。

    还是反馈电容器具有不同的用途?

    1."补偿反相输入电容/杂散电容"是什么意思? 比如降低反相输入电容/杂散电容?

    [引用 user="Thomas Kuehl"]我希望电容器对于启动器可能是大约10pF 的电容。

    2.你是如何计算的? 您是否使用 了基于 TINA-TI SPICE 的模拟仿真程序来计算该值? 或者是否有任何理论可以解决这个问题?

    [引用 user="Thomas Kuehl"]只需进行深入的稳定性分析。

    TINA-TI 是否  支持这种"深入"的稳定性分析?

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    尊敬的 David:

    请查看我对您问题的回答。

    1."补偿反相输入电容/杂散电容"是什么意思? 比如降低反相输入电容/杂散电容? -我希望启动器的电容器可能大约为10pF。

    反馈电阻与反相输入端的总电容相结合、在反馈环路中产生一个极点。 这会增加环路中的延迟或相移、因此相补角会降低。 如果相移过大且相位裕度接近0度、则反馈变为正、放大器可以振荡。

    为了补偿由反馈电阻器和输入电容引起的相移、可以添加一个与电阻器并联的电容。 由于输入电阻器和反馈电阻器均为10k、因此需要增加反馈电容来估算输入电容。 这基本上形成了所谓的超前延迟网络。 反馈电阻器和输入电容引入的相移由添加的反馈电容器和输入电阻器提供的相反相移抵消。

    2.你是如何计算的? 您是否使用了基于 TINA-TI SPICE 的模拟仿真程序来计算该值? 或者是否有任何理论可以解决这个问题? 它只需要进行深入的稳定性分析。

    我没有进行任何电路仿真来建立10pF 反馈电容器值。 根据 OPA551共模和差分电容以及几皮法的电路板电容、我估计总输入电容约为10pF。

    TINA-TI 是否支持这种"深入"的稳定性分析?

    TINA-TI Spice 是一款可用于稳定性分析的强大工具。 我们始终使用它进行此类分析。 TI 高精度实验室-运算放大器系列在第10节中提供了大量有关运算放大器稳定性及其解决方法的有用信息。 我建议查看该部分。 它举例说明了如何将 TINA-TI 用作稳定性分析的基础。

    您可以在此处找到"TI 高精度实验室-运算放大器:稳定性"信息:

    training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps

    此致、Thomas
    精密放大器应用工程