[参考译文] LMV324：LMV324中的输出振荡问题

您好、Gary、

您能不能更好地发布她的照片来显示上限值？

拆下每个直接位于运算放大器输出端的电容器。 该电容器将减小相位裕度并导致不稳定。

Kai

您好、Gary、

感谢您的提问。  我的第一个怀疑是、设计最初是略微稳定的、但随着器件的变化、频率响应发生了变化、因此您的一些电路现在会振荡。  两个器件的带宽具有相同的典型规格、但它们可能具有明显不同的输出阻抗。  鉴于似乎存在显著的容性负载、这可能会起作用。

如 Kai 所述、如果您能够提供一个更易于读取组件值的图像、这将大有帮助。

此致、

Daniel

Kai 和 Daniel、您好！

 感谢您的回答。 这是有关电路的清晰图片。

此致、

Gary

您好、Gary、

我对答复迟交表示歉意。  查看您的电路后、您的输出电容器确实非常大、我并不惊讶您是否会遇到输出振荡问题。  尽管电路设置为具有直流输入的直流输出、但考虑电路的相位裕度很重要。  如果相位裕度太小、即使与直流的微小偏差也会导致振荡。

我已经为类似器件 LMV324-N 的模型运行了仿真  它具有非常相似的规格、因此我们可以期望它能让我们深入了解正在发生的情况。  下面是我用于运行仿真和仿真结果的文件。  您可以看到、相补角基本上不存在。  您是否考虑过移除 KAI 提到的输出电容？

e2e.ti.com/.../Gary.TSC

此致、

Daniel

您好、Gary、

LM324和 LM324LV 都不是稳定的：

e2e.ti.com/.../gary_5F00_lm324.TSC

Kai

听起来很伤心。

根据 Hank 的描述、下一级需要输出电容器。 但我认为这对于敏感的电压基准而言可能不是必要的？  

您好、Hank、

 您使用 LM324作为电压基准的器件是什么？

Gary

您好、Gary、您好、Hank、

小型隔离电阻器可以改善这种情况：

另一种补救方法是使用 ESR (铝电解或钽)的滤波电容器：

另一种方法是使用此处讨论的"双反馈"设计：

www.youtube.com/watch

Kai

您好、Gary、

Kai 的分析是正确的。  两个器件都将经历非常轻微的稳定性能。  我想指出的是、我在我给出的文件中犯了一个错误、因为我将 C172负载电容器设置为1uF 而不是100nF。  然而、由于其他大负载电容器、这一点微不足道、我已经在仿真中验证了这一点。

Kai 提出的提高稳定性和保持大电容负载的三种方法是很好的建议、您可能都感兴趣。  我只想补充一点、如果您选择使用隔离电阻器方法、那么您应该考虑由电阻器导致的输出端的任何潜在电压偏移。  考虑到它可能是一个非常小的值电阻器、我怀疑它是一个令人非常关注的问题。

此致、

Daniel

感谢您的分析 Kai！

Gary、

我同意 Kai 的说法。  这可能是您最直接的解决方案。

此致、

Daniel

Kai 和 Daniel、您好！
感谢您的信息。
根据电阻器隔离方法、我调节 RISO 电阻器值以检查输出电压是否出现振荡。测试结果如下、

Riso = 0欧姆、Voutput 是振荡。
Riso = 10 Ω、Voutput 是振荡。
Riso = 50 Ω、Voutput 是振荡。
Riso = 90 Ω、Voutput 是振荡。
Riso = 100 Ω、Voutput 是平坦的。(电压偏移约为3.4mV)
Riso = 150 Ω、Voutput 是平坦的。(电压偏移大约为4.5mV)

我有以下问题、
1).RISO=150欧姆是否足以防止输出振荡？ 如何判断？
2).如您之前所述、"双反馈"电路。 在我们的应用中，如何确定 RISO、RF 和 CF？
请告诉我您的意见。 非常感谢。

e2e.ti.com/.../RISO.pdf

您好、Hank、

听起来有点奇怪、需要100R 来停止振荡。

测量期间是否有任何其他东西连接到 LMV324电路的输出？

LMV324的电源是否干净、稳定且无噪声？

无论您是将示波器探头直接连接到电路还是通过100R 隔离电阻器连接、这是否会产生影响？

您能否使用这样的弹簧示波器探头进行测试？

将接地弹簧放置在 LMV324附近的适当接地电位上。

Kai

您好、Hank、

我已将 Kai 的仿真从1欧姆重新运行到100欧姆、虽然较高的电阻值在100Hz 至10kHz 时表现出更好的相位性能、但我认为这不足以证明输出振荡高达90欧姆。  我建议您尝试 Kai 的故障排除。

要回答您的问题：

1. 为了确定 Riso = 150欧姆是否足够好、我将进行相位裕度测量。  这可通过瞬态过冲测试间接适用于实际电路。  您所要做的就是向输入端施加一个阶跃电压(例如10mV)、测量过冲百分比、并使用该数字来确定相位裕度。  有关如何执行此操作的说明、请参阅此演示：  

2. 要为双反馈方法选择组件，请遵循此过程。  请注意、此处的值适用于演示中使用的示例。  因此、请使用公式、但不使用 Cf 的最终结果

您可以在以下网址了解有关双反馈方法的更多信息： https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-6?context=1139747-1139745-14685-1138805-13953

同时、我将询问 LMV324-N 模型是否与 LMV324足够相似、以便在仿真中作为合适的替代产品。  我知道您希望使用 LMV324、但我们一直在使用 LMV324-N 进行仿真。  我不认为这很重要、但我会再次检查。

此致、

Daniel

Kai 和 Daniel、您好！
感谢您提供信息、下面是我的回复。

测量期间是否有任何其他东西连接到 LMV324电路的输出？
答：不、我已经移除了外部负载。

LMV324的电源是否干净、稳定且无噪声？
A：LMV324的电源为3.3_SAV、与输入(CH1)的电源相同。 您可以在上一次答复中看到随附的文件 RISO.pdf。

您能否使用这样的弹簧示波器探头进行测试？
答：我使用弹簧示波器探针接地并再次测试。 测试结果与上一个相同。 请参阅前一次答复中的 RISO.pdf 文件。

实际上、我使用的 O/P 是 LMV324IPWR。 LMV324IPWR 在我们的控制板中进行了设计、每个控制板都具有2个 PCS LMV324IPWR。 我已经测试了大约1000 pcs PCBA、并且有6 pcs LMV324IPWR 输出存在振荡问题。 以上信息供您参考。

此致
Hank

您好、Hank、

感谢您的回答。  我还有几个请求。

从 Riso.pdf 可以看到您正在探测电路的输出。  您是否想在 Riso 之前在放大器的输出端进行探测？

2. 您是否想分享电源引脚本身的示波器截图？

此外、如果客户仍处于设计阶段、您可以考虑使用 LM324LV 器件、因为它较新、并且可能会为您提供更好的定价结构。

此致、

Daniel

您好、Hank、

我同意 Daniel 的观点。 在对所有可用的"324"模型进行了大量仿真之后、我可以说"324"不应该做您观察到的事情。 RISO.pdf 中显示的波形图也不是振荡运算放大器的典型波形图。 它看起来更像是来自 OPAMP 的+input 或由 Riso 和容性负载过滤的电压引脚的集成。 这将解释为什么"振荡"的振幅下降得越多 Riso 增加。 由于+input 看起来很干净、因此干扰只能来自正电源引脚。 请记住、由于 C461、+input 将获得一个低通滤波的电源电压副本！

因此、请向我们展示"3.3V_SAV"行的示波器图。 另请告诉我们 C461的值。

Kai

Kai 和 Daniel、您好！
感谢您继续关注此问题。
根据您的建议、我在 LLMV324的 Riso 和电源引脚之前测量放大器。 请参阅随附的文件。
C461为1uF。

测试结果如下、
Riso = 0 Ω、VC 是振荡。
Riso = 10 Ω、VC 是振荡。
Riso = 50 Ω、VC 是振荡。
Riso = 90 Ω、VC 平坦。
Riso = 100 Ω、VC 平坦。
Riso = 150 Ω、VC 平坦。

e2e.ti.com/.../RISO_5F00_r1.pdf

顺便说一下、我还检查了 NS 版本 LMV324数据表、有一个"高合规灌电流"电路。 该电路是否可以应用于中
我的应用？ 您能否在此案例上运行模拟并让我了解您的意见？ 提前感谢您。

e2e.ti.com/.../LMV324.pdf

e2e.ti.com/.../high-compliance-current-sink.pptx

您好、Hank、

感谢您的耐心和提供您的结果。  这对于更好地理解问题非常有帮助。

我认为最奇怪的是、使用小型隔离电阻器(~10欧姆)时、输出振荡比没有隔离电阻器时更糟。  放大器的输出甚至看起来会满贯到电源轨中。  我会说、电源电压不是完全没有噪声、但我不确定它是否足以解释您所看到的行为类型。

从最初的帖子来看、这似乎只是50个设备中的6个出现了问题。  是这样吗？  我们可能需要让我尝试在这里重建它、看看我是否可以重现结果。  但是、您似乎只在某些装置上遇到问题。

在"UP_VREF_1.0V"节点上加载运算放大器还有其他什么吗？  运算放大器是否驱动 ADC？  之后、您能否断开"UP_VREF_1.0V"节点与电路其余部分的连接？  您甚至可能希望从电路板上移除有问题的器件、并在另一电路板上使用有问题的器件重建电路、但不加载"UP_VREF_1.0V"节点。

请告诉我这一切是否合理。  如果我们无法调试该问题、切换到 LM324LV 器件是否太晚？

关于您的最后一个问题、"高合规灌电流"电路不应应用于您的场景、因为您只需加载电容器即可。

此致、

Daniel

您好、Hank、

我同意 Daniel 的观点。 您的最新测量结果堪称典范。 发生的情况非常奇怪。 我还同意 Daniel 的意见、OPAMP ("3.3V_SAV"线路)的电源电压不是很干净。 OPAMP 似乎由开关供电？ 众所周知、除非提供良好的输入和输出滤波、否则开关会导致很多问题。 因此、我建议提高 OPAMP 的电源电压性能。 使用 LM317等线性稳压器进行测试。 并从 OPAMP 部分断开其余电路的所有连接。 确保只有 OPAMP 电路在运行、否则不会出现任何情况！！

请务必记住、运算放大器需要清洁、稳定且无噪声的电源电压！ 如果违反此规则、可能会发生最奇怪的事情...

祝你好运:-)

Kai

您好、Hank、

我一段时间没有听到你的反馈。  您的问题是否已解决？

如果没有、请随时在此处发帖、我们将尽力帮助您。  否则、我将假定您找到了一个分辨率。

此致、

Daniel

Hank、

如果您需要进一步的帮助、请随时联系我们！

此致、

Daniel

您好、Hank、

明智的决定。

e2e.ti.com/.../hank_5F00_lmv324.TSC

Kai

感谢分析 Kai！

为了彻底检查、我继续重新运行包含器件输入电容的仿真、并获得了非常相似的结果。

此致、

Daniel