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[参考译文] OPA855:TINA-SPICE 仿真给出了不切实际的结果

Guru**** 2390735 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA855, 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/1203677/opa855-tina-spice-simulation-gives-unrealistic-results

器件型号:OPA855
主题中讨论的其他器件: TINA-TI

我们正在使用 OPA855设计工作频率高达3GHz 的光电二极管检测器电路。 基于4.5pF 的光电二极管电容和数据表中的增益曲线、我们应使用大约10k 欧姆的反馈电阻器、在这些频率下预计增益约为40dB。

我们面临的问题是、输出电压提供90-100dB 的跨阻增益、这远高于预期。 最初、我们对结果不信任、于是我们开始修改反馈和其他组件以查看是否可以更改输出、但是我们在输出端总是有非常相似的值。

下面显示了我们最初尝试使用的电路。

生成的电压输出大约为350mV 振幅、直流失调电压大约为120mV。

将4.5pF 的光电二极管电容添加到电流源后、我们会得到几乎相同的结果。

我们得到的结果是准确的还是真实的? 或者 TIA 输出振荡。

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    您需要准确的负载来回答

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    50欧姆负载

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    您好!

    您能否分享您观察到的仿真结果?  也可以通过 TINA-TI 文件发送。  

    此致!

    ALEC

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    输出电压如下图所示。 我们在这方面尝试了不同反馈电阻器和端接的变化、所有变化都产生了一些振幅大致相同的版本。 这正是使我们产生了一些振荡的原因。

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    您好!

    相位稳定性分析显示您的电路不稳定:

    e2e.ti.com/.../user_5F00_opa855_5F00_3.TSC

    请记住、OPA855是一款解补偿运算放大器、需要的最小增益为7V/V 但在您的电路中、增益仅为1V/V

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    那么、为了达到稳定性、电路需要如何变化呢? 根据相位图、看起来我们可以在1GHz 下运行、对吗?

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    您好!

    如何更改电路才能达到稳定性?

    最好的补救措施是使用单位增益稳定的 OPAMP。 但如果您迫切需要使用 OPA855、则可以尝试增加高频下的噪声增益。 从 OPAMP 的输入端到信号接地端的7.5...10pF 电容器会起到诀窍。 同样的方法也用于在添加检测器电容后使 OPA855在 TIA 中稳定运行。

    根据相位图,看起来我们可以在1 GHz 下运行,是这样吗?

    相位稳定性分析的目的是找出总增益为1V/V 时该频率下的相位行为、从而判断振荡条件是否已满足(增益= 1V/V、总相位= 0°)。 如果在该频率下相位裕度太小(或者换句话说、如果振荡条件已满)、则无法在任何频率下使用电路、因为不稳定始终会强制 OPAMP 振荡、而与希望信号的频率无关。 即使是您在电路中始终具有的最小宽带噪声量也足以引起并维持振荡。

    顺便说一下、您选择了一个与1.5pF 电容并联的10k 反馈电阻器。 这将形成一个大约11MHz 的低通滤波器。 因此、您无论如何不能使用1GHz 的信号频率。

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    如果我以3GHz 频率运行、增益不能为1V/V、从您的图表来看、这大约是15-20 dB。 即使在上述电路中频率为1GHz、您也会具有正增益和正相位。 这难道不是人们想要的吗?

    总之、需要的更改包括:

    1) 1)拆除1.5pF 电容器

    2) 2)将反馈电阻器增加到更高的值

    3) 3)在(-)输入端到 GND 之间添加电容器

    还有事吗?

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    您好!

    如果我以3 GHz 的频率运行,增益不能为1V/V,从您的图形来看,这大约是15-20 dB。 即使在上述电路中频率为1GHz、您也会具有正增益和正相位。 这不是你想要的吗?[/引号]

    这是一个相位稳定性分析、无频率响应仿真。

    您的电路仍然不稳定并振荡:

    e2e.ti.com/.../user_5F00_opa855_5F00_4.TSC

    该电路将是稳定的:

    总之、需要的更改包括:

    1) 1)拆除1.5pF 电容器

    2) 2)将反馈电阻器增加到更高的值

    3) 3)在(-)输入端到 GND 之间添加电容器

    还有事吗?

    [/报价]

    您可以自行获取我的仿真文件并进行查看

    [/quote]
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    您好!

    除了支持 Kai 提出的修整和发现适合您需求的稳定性电路的要求、请参阅以下 TI 高精度实验室培训视频中的稳定性部分: https://www.ti.com/video/series/ti-precision-labs-op-amps.html

    这些视频使用的方法可能与您可以为自己构建的最佳或自定义方法略有不同、但它们确实提供了一些您可能认为有用的解释和背景。

    如果您对创建的电路版本有疑问或了解稳定性、请在论坛上与我们重新联系。

    此致!

    ALEC