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您好!
我需要使用尖锐的方波信号(从10k 到高达1MHz)驱动 OPA828的输入;我需要在反馈环路中添加一个电容器、以补偿反馈电阻器引入的极点。
那么、OPA828的输入电容是多少、因为它未在数据表中提及?
此外、我需要将其用作相同方波输入的缓冲器。 因此、LM6172的文档建议在反馈中放置一个1K 的电阻器和一个2pF 的电容器。
OPA828的情况是什么?
储罐
您好、Jean、
OPA828的输入电容为2pF 差分、9pF 共模、如数据表第5页的"输入阻抗"所述。 OPA828具有一个 SPICE 模型(适用于 PSpice 和 TINA-TI)、可用于对器件的输入阻抗、压摆率和其他参数进行建模。 我建议您首先在仿真中构建电路、并针对您要查找的阶跃响应对其进行调优。 这还使您能够排除负载对 OPA828输出的任何影响。
大家好、
非常感谢您的大力支持。 我对第5页中提到的值感到困惑;现在我已经清楚了。
我还下载并测试了 OPA828的 TINA 模型。 正如您将在随附的文件中看到的、OPA828作为不带电阻器和电容器反馈的跟随器在0-5V 方波信号下看起来很好;我不确定实际情况如何。
我还完成了相同的跟随器、但这次使用反馈中的电阻器和电容器。 我已经尝试了5pF 的电容器值、 似乎10nF (!) 电容器是最佳电容器。 我对如此大的反馈电容器感到怀疑、并想问我应该信任该值多少、因为我使用该电路的次数很多。
第3个电路显示了可变增益电压、反馈电容器现在为15pF、比预期值高得多。
那么、这两个值之间为什么存在这种差异呢?
非常感谢 您迄今提供的大力帮助。
最棒的
让
大家好、谢谢。
在这种情况下、我会让我的薪酬到位、并在测试时决定将其留下或取消出售;如果需要、这更容易让他们获得补偿。
感谢您对仿真与现实的反馈;我现在使用仿真、试验电路板和 PCB 已经很久了;实际上、我可以看到有差异。 我通常使用仿真检查全局功能、使用试验电路板检查时序、使用实际 PCB 检查最终实现情况并进行调整。
如下面的消息中所述、9pF 是对我的电路将驱动 OPA828的另一个输入的事实进行建模;我不是驱动电缆或电容器、而是在另一个 OPA828输入上纯粹驱动一个电阻器。
不过、反馈路径中的10nF 仍然令人惊讶、我想知道是否有人使用反馈电阻器和电容器实现了跟随器、如我的文件中所示。
最棒的
让
您好、Jean、
感谢您澄清负载电容。
我想我已经解释了为什么在缓冲器情况下、反馈电阻器上需要这样大的电容器。 首先、我从您的 TINA 原理图开始、但用另一个 OPA828实例替换了固定负载电容器、如图所示。 在某些情况下(尤其是输入之间具有反并联二极管的运算放大器)、这有助于在设计早期发现异常的瞬态行为。
此电路中 U2的反馈环路可重新绘制为:
这将产生以下反馈公式:
反馈电阻器和反馈电容器设置为零、反馈电阻器设置的极点以及组合的反馈和输入电容。
在没有反馈电容器的情况下、我们得到一个大约14MHz 的一阶极点、没有零。
运行交流仿真给出了以下曲线:
我们针对稳定性使用的一个准则是1/B (反馈增益的倒数)和放大器负载开环增益(AOL)之间的接近率。 20dB/十倍频程的接近率通常是稳定的、而40dB/十倍频程的接近率通常是不稳定的。
在这种情况下、Aol 以大约每十倍频-20dB 的速率下降、而1/B 开始以~14MHz 的速率上升(最终达到+20dB/十倍频程的斜率)。 通过检查、这将得出接近40dB/十倍频程的接近率、这可能在最佳情况下略为稳定。 ~13度的相位裕度也证实了这一点。
增加越来越多的反馈电容会开始降低接近率、方法是降低极点频率并在其上方添加一个零点、如图中所示、具有10pF 反馈电容器的同一电路:
使用10pF 时、接近率现在接近20dB/十倍频程、相位裕度增加到59.29度。
随着反馈电容变得越来越大、它越来越占据 Cin 项的主导地位、而 B 的等式减少为:
或近似的全通滤波器特性。
这种效应也可以通过简单地降低射频来产生(实际上、对纯缓冲器情况的交流稳定性的仿真没有显示任何问题)。
我怀疑该电路中的剩余过冲可能是由 OPA828的压摆升压电路或放大器内部的其他高阶效应引起的,因为过冲不会表现出二阶系统预期的典型振铃行为。 如果压摆升压是造成这种情况的原因、只需略微降低输入信号的上升时间即可消除这种赝像。
查看同相放大器案例、我们可以将反馈网络重新绘制为
反馈被描述为
这同样是一个极-零点对。 然而、在这种情况下、极点频率由 RF 和 Rin 的并联组合决定、而 Rin 与 CF 和 Cin 的并联组合相互作用。
代入 Rin = RF、我们发现:
如果我们设置 Cf = Cin、则得到 B=1/2 (与频率无关)、从而提供如上所示的全通特性。
对于同相放大器电路、输入电阻器 R3和 R4也与 OPA828的输入电容相互作用、形成一个低通滤波器、该滤波器会减慢输入压摆率、有助于消除缓冲器配置中出现的过冲。
尊敬的 Alex:
多么美好的回答:从这样的专家那里学习是一个很好的体验。 我继续看"TI 高精度实验室-运算放大器:稳定性"、这是一个很好的复习、但我也学到了很多新知识。
我知道对你的答复有很好的理解;我已经弄清楚你为什么在阿约巴增加了11 pF 的 Cin。
我唯一缺少的一点是稳定性分析输入端非常大的 C1和 L1;在视频中、我观看了他们介绍了它们、但仍然没有解释原因。
您能告诉我们为什么需要它们吗?
再一次,我很高兴看到你的回复,我学到了很多!!!!
最棒的
您好、Jean、
C1和 L1与电路的原始元件相互作用、并引入不需要的时间常数和转角频率。 为了使它们保持在分析的频率响应之外、它们被尽可能高的选择。
参考您的问题:
"不过、反馈路径中的10nF 仍然令人惊讶、我想知道是否有人使用反馈电阻器和电容器实现了跟随器、如我的文件中所示。"
具有如此高的相位超前电容并不少见。 我使用具有100nF 电容的电路。 :-)
Kai
尊敬的 Kai:
非常感谢;现在一切都很清楚、我可以 在 TINA 中进行我自己的交流分析。
感谢您对电容值的回复;我现在放心了。
来自 TI 员工的出色支持和令人印象深刻的专业知识!
最棒的