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[参考译文] OPA202:输入电容?

Guru**** 2812305 points

Other Parts Discussed in Thread: OPA202, AMC1301-Q1, OPA1652

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/680882/opa202-input-capacitance

器件型号:OPA202
主题中讨论的其他器件: AMC1301-Q1OPA1652

大家好、我叫 Oliver、是 TI 韩国 现场应用工程师。

这是 OPA202数据表的一部分。

(1)我想知道为什么输入电容? 为什么不使用输入阻抗?

(2)共模输入电容(或阻抗)是多少? 它与单端输入电容(或阻抗)是否不同?

(3) 如果  它们不同、   OPA202数据表中没有单端输入电容(或阻抗)的原因是否有其他原因?

例如、对于 AMC1301-Q1、存在  差分输入电阻和 单端输入电阻、而不是共模电阻。 我很困惑   、各种数据表中使用的术语太多。    

我真的想 听听你对此的看法。

谢谢你。

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    您好、Oliver、

    请查看以下内容:

    e2e.ti.com/.../input-capacitance-common-mode-differential-huh

    Kai
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    您好、Oliver、

    OPA202数据表中的电气特性表7.5 "输入电容"部分在提供的信息中可能不太清楚。 它被标记为输入电容、但实际上它提供了输入阻抗的输入电阻和输入电容分量:

    第一条线是差分阻抗、由10兆欧的等效输入电阻和3.3pF 的电容并联组成。 第二条线是共模阻抗、包含3兆欧级电阻、并联0.5pF 电容。

    Kai 引用的 Bruce 博客应该回答您的其他问题。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    尊敬的 Thomas:

    谢谢 、但 Bruce 的博客不包含输入电阻位置。

    (1)这是我假定的。 对吗?

    还有一件事...

    我了解到共模输入电容是由 CGS、CGD 等非理想晶体管特性产生的

    晶体管的栅极电阻非常大、共模输入电阻也是如此。

    (2)但为什么会出现差分输入电阻和电容?

    我想 、在放大器布局中、放大器的两个输入之间没有路径。   金属和聚酯似乎无法生成差分电阻和电容。  您能解释一下吗?

    谢谢你。

    此致、

    Oliver

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    尊敬的 Kai:

    感谢您的资料。 但对我来说、有一些难以理解的东西。

    (1)为什么增益为2? R1:R2=1:1、 因此增益应为  1。

    (2)您知道如何计算极点吗? 我听说极点是此图中所示的闭环带宽。

     

    但作者说、极点应大于闭环带宽。 但我认为极点等于闭环带宽、因此极点不能大于闭环带宽。

    谢谢你。

    此致、

    Oliver

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    您好、Oliver、

    OPAMP 在输入端具有 BJT 晶体管。 因此、如果您对 OPAMP 的输入施加电压、电流将流入输入。 由于 OPAMP 的开环增益有限、因此在将通常的负反馈路径从 OPAMP 输出应用到其输入时、需要在 OPAMP 的输入之间存在电势差。 因此、输入之间存在电压差 Δ_U。 您有一个净电流 Δ I、因为流入各个输入引脚的输入电流通常会有所不同。 这给出了 R =Δ_u /Δ_I 的差分输入电阻

    我给出的链路中的计算相当简单。 如果没有图2中的电容、OAPmp 即使在最高频率下也能正常工作。 但电容会使 OPAMP 在极高的频率下无法正常工作。 链接中显示的计算尝试提供经验法则、以确定电容是否会出现问题。 在本示例中、问题将在频率1/2/PI/750R/10pF= 21MHz 时发生。 这是由750R 和10pF 形成的寄生低通滤波器的转角频率。 这种低通的危险之处在于、它位于 OPAMP 的反馈环路中、会引入相位滞后。 该相位滞后会削弱 OAPamp 的相位裕度、并使其变得不稳定。

    但另一方面、运算放大器只有在产生大于等于1的增益时才能振荡。 如果您看一下典型运算放大器的波特图及其-20dB/十倍频程倾斜开环增益曲线、振荡只能发生在低于"单位增益带宽"/"反馈环路增益"频率的情况下。 在本示例中、这是18MHz/2 = 9MHz、因为 OPA1652的"单位增益带宽"为18MHz、同相放大器的"反馈环路增益"为2。

    现在、通过其他计算、给出了经验法则、反馈环路中寄生低通滤波器的转角频率应至少比"单位增益带宽"/"反馈环路增益"频率高2倍。

    Kai
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    您好、Oliver、

    (1)这是我假定的。 对吗?

    我 曾尝试在 下图中说明运算放大器输入电容器和电阻、它们构成了共模和差模电容和电阻的总值。 希望这将有助于消除您对这些问题的一些困惑。

    (2)但为什么会出现差分输入电阻和电容?

    OPA202输入级 包含 一个差分放大器级、该放大器级由匹配的超 β NPN 双极晶体管组成。 此外、 还连接了 ESD 保护二极管和差分电压保护二极管、如图44 "典型应用电路中的等效内部 ESD 电路"所示。 因此、除了与双极晶体管相关的结和基板电容以及电阻外、还有其他器件也会产生差分和共模阻抗。 幸运的是、测量 结果将其描述为简单的单个电阻和电容。   

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    尊敬的 Thomas:

    我不能相信您对我的问题回答得非常完美!

    (1)我根据米勒定理计算了电阻和电容、发现其结果与您所示的结果相同。 感谢您的精彩绘图。

    (2)我在图44中发现放大器输入级之间有两个二极管 、正如您所说的。 此外、还找到了有关二极管的详细信息。 谢谢。

    再次感谢您的帮助。

    此致、

    Oliver

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    尊敬的 Kai:

    非常感谢您提供的友好答案。

    很抱歉...但 我想我必须再次打断您。 我再次阅读了 Bruce 的所有材料、但无法理解。

    最难理解的是、

    极点 如何变得越来越大?

    我了解到、我们可以通过在输入和输出节点之间添加电容器来提高放大器的稳定性。 这意味着图中的"添加主极点"。 十.(您同意吗?)

    但是、您和 Bruce 说、极点是21MHz、通过反馈电阻器(750欧姆)和输入电容(10pF)计算得出的、对吧?

    这意味着图 X 中的蓝色箭头情况。但是... 是否可以 在 放大器限制的右侧添加主极点(如蓝色箭头)?

    我没有听说过这种情况、您能解释一下吗?

    谢谢你。

    此致、

    Oliver

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    您好、Oliver、

    我很高兴工程图清楚地显示了 CM/DM 阻抗。  我们随时为您提供帮助!

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    您好、Oliver、

    我没有使用术语"极点"。 我想说的是非常简单。 查看 OPA1652的波特图:

    看看18MHz 时的单位增益频率。 您将注意到、相补角约为70°。 现在、假设您有以下 OPAMP 电路:

    C1是不需要的寄生输入电容。 然后在反馈环路中引入相位滞后。 该寄生低通的转角频率为18MHz、等于 OPA1652的单位增益频率。 低通引入的相位滞后如下所示。

    18MHz 时的相位滞后为45°。 该相位滞后将相位裕度降低至70°- 45°= 25°。 这种低相位裕度对于 OPAMP 电路是不可容忍的。 它将使 OPAMP 变得不稳定。

    在18MHz 时、反馈路径中仅允许相位滞后小于30°。 18MHz 时的相位滞后为30°、对应于转角频率为2 x 18MHz = 36MHz 的低通。 该运算放大器电路将保持稳定:

    寄生低通的转角频率现在为36MHz。 这将是由442R / 10p 低通引入的相移:

    因此、如果寄生低通的转角频率至少是单位增益频率的两倍、则 OPAMP 反馈环路中的相位滞后是可以容忍的。 因为这对应于小于30°的可容忍相位滞后。

    Kai

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    太棒了!

    感谢您的分步说明、现在我了解了滤波器如何降低放大器稳定性。

    下一次、我将尝试自行解决问题。 很抱歉让你花时间。

    现在、我尝试 深入研究 极点和零点概念、以使其更加清晰。

    再次感谢 Kai。

    此致、

    Oliver