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[参考译文] OPA828:OPA828的输入电容是多少

Guru**** 1949050 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA828, LM6172, 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/741569/opa828-what-is-the-input-capacitance-of-the-opa828

器件型号:OPA828
主题中讨论的其他器件: LM6172TINA-TI

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

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    您好、Jean、

    您将在数据表第5页的底部找到 OPA828的输入电容。

    有趣的问题是:OPA828的输出端是否有容性负载?

    您能否显示原理图?

    Kai
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    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。  

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    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

    e2e.ti.com/.../OPA828_5F00_Feedback-capacitor-test.tsc

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    您好、Jean、
    我不确定如果以单位增益运行(RF = 0)、您在反馈环路中需要多少补偿。 OPA828的压摆率、带宽和稳定时间似乎已经在20-30pF 负载下指定。 只要您小心地将 OPA 输出端的电容降至最低(例如、保持布线较短)、就可能不需要额外的补偿。

    此外、OPA828 SPICE 模型中已包含 OPA828上的输入电容、因此无需在外部添加该电容。 OPA828模型是一个最新模型、应准确地对大部分实际器件行为建模(如模型文件中所列)。 您在 SPICE 中计算的值可能不是完全正确的(实际设计将具有未建模的其他寄生效应)、但我们通常从仿真中看到非常接近现实的性能。 仿真与现实的匹配程度取决于模型质量和模型特征。

    如果您要驱动较大的容性负载(例如、驱动电缆)、并且希望更好地了解如何更好地分析和改进您使用的补偿、我建议您查看我们有关运算放大器稳定性的 TI 高精度实验室系列: training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-1
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    您好、Alexander、

    我认为让恩仿真中输出端的9pF 应模仿后续 OPA828的输入电容。 换句话说、仿真中的 OPA828应驱动另一个作为负载的 OPA828。

    Kai
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    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

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    尊敬的 Kai:
    您完全正确;我将驱动另一个 OPA828输入;因此需要9pF 负载来模仿 OPA828的输入电容。
    谢谢、
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    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。

    我  在 TINA 中为此构建了一个稳定性测试电路:

    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。

     

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    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

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    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

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    您好、Jean、
    为了运行此稳定性分析、需要断开运算放大器周围的反馈环路、使电路以开环模式运行。 当 SPICE 运行交流仿真时、它将首先为电路的所有元件计算直流工作点、然后围绕该直流工作点执行小信号交流分析。 如果通过简单断开反馈环路而断开反馈环路、则该直流工作点将无效。 为了避免这种情况、我们使用一个非常大的电感器来闭合环路以进行直流仿真、但要在交流频率下断开反馈环路。 然后、我们在信号源中使用一个非常大的电容器进行耦合、从而防止信号源加载直流仿真、但将其连接到环路以进行交流分析。

    选择大电容和电感器值、以最大限度地减少与电路其余部分的交互、并将这些器件的任何交叉或交互推至比交流仿真中研究的频率低得多的频率。
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    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

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    现在更清晰了!
    非常感谢您的大力支持。
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