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[参考译文] LM358:相位补偿电容器

Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: LM358, LM358BA
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/1383709/lm358-phase-compensation-capacitor

器件型号:LM358

工具与软件:

LM358内部补偿电容器的电容是多少?

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    您好!

    这在数据表中不可用、并且应该不会对运算放大器电路设计产生太大的影响。  

    压摆率将与为米勒电容充电的电流驱动器一起决定。 我建议依靠数据表来获得此处的压摆率值。

    我们也有大量的资源,可能涉及到你所寻求的细节。 请参阅 LM324和 LM358器件应用设计指南

    此致!

    Jacob

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    感谢您的答复。
    LM358BA 的内部电容器是否会像 LM358一样对运算放大器的电路设计产生重大影响?

    如果电路配置中 LM358BA 运算放大器(+15V 单电源)的输出端子连接到晶体管的基极端子、则某些运算放大器输出不稳定(称为振荡)、某些输出是稳定的、即使对于同一批次的 LM358BA 也是如此。
    将具有不稳定输出的运算放大器替换为同一批次中的另一个运算放大器可使其稳定下来。

    作为对策、我们在运算放大器的负输入端子和输出端子之间连接一个电容器、使其稳定。
    这种不稳定性的原因是否与运算放大器的内部电容器有关?

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    您好、Harada-San、

    这个内部电容会间接影响稳定性。  

    许多内部运算放大器参数融合在一起、以确定放大器的稳定性。 电路配置等外部因素会显著影响反馈系统的稳定性。  

    必须在电路设计中考虑放大器的相位裕度。 您正在使用的电路可能没有足够的相位裕度、无法以稳定的方式可靠运行。 相位裕度实际上是从输出端子到反相端子的0度相移。 通过更直观的方式、这可以被视为负反馈系统与正反馈系统之间的接近程度的相移裕度。  

    负反馈系统中180度的相移将是正反馈、因此0度的相位裕度代表正反馈系统。 具有低相位裕度的电路会表现出一些行为、其中可能包括输出端出现振荡或振铃。

    理想情况下、电路将具有足够的相位裕度、能够在工艺和温度变化时工作。 一般来说、对于大多数设计、建议使用45至60度的相位裕度。  

    反馈电容器创建另一个具有低阻抗的反馈路径、以便高频信号通过。 虽然此设计方法取决于放大器配置、但对于帮助稳定放大器来说是一种有效的策略。  

    您能否分享您的原理图? 这可以帮助我了解放大器的配置。 了解您的电路设计后、我们就可以仿真您的电路的相位裕度。  

    谢谢!

    Jacob

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    你好、Jacob、
    感谢您的答复。

    我已经附上了电路图、请查看一下。
    请优化电容器常数。

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    您好!

    它看起来 NPN 晶体管通过阻性负载形成反馈路径、并连接回反相端子。 这将是负反馈路径。  

    我无法运行任何仿真、因为我需要每个元件值来运行稳定性分析。  

    从概念性的角度来看、可以将该反馈电容器想象为一个并联路径、该路径通过 C19传输高频信号、而不是通过晶体管网络。  

    如果您有任何问题、敬请告知。

    此致!

    Jacob

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    你(们)好!
    很抱歉这么晚才回复。

    我已在电路图中列出了相应的常数。
    不过、​​R65和 R66的电阻值是​​电流通过它们之前的电阻值。
    当电流通过这些电阻器时、这些电阻器的电阻值会发生变化
    (其他电阻器变为正常电阻器)。

    当电路稳定时、​​R65和 R66的电阻值比列出的值高几欧姆。
    电容器 C19 (0.01μF)可使一些运算放大器的输出保持稳定、而它会使一些运算放大器不稳定(称为振荡)。

    请优化电容器常数。

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    您好!

    感谢您提供的数据。  

    我能够使用标准 NPN 晶体管运行仿真、但无法重现振荡。 但我确实在启动时在 IN+上看到了一个很大的瞬态尖峰。  

    C19实际上让该瞬态变得更糟。 客户是否可以将此值更改为100pF 或更小、并在其电路板上测试此更改?

    振荡的示波器屏幕截图对于我的测试可能很有帮助。

    谢谢!

    Jacob

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    你好、Jacob。
    感谢您进行仿真。

    关于电容器、首先在未连接 C19时出现振荡。
    接下来、我检查了低于100pF 的各种电容器(例如22pF、100pF)、但仍然发生振荡。
    通过将其更改为0.01μF、可以改善振荡。 但是、即使在0.01μF 上仍有一些振荡。

    我已经连接了振荡状态的波形。 请检查它。

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    您好!

    客户能否更改原理图、或者我们是否只能更改元件值?

    我将在最后运行更多的仿真

    谢谢!

    Jacob

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    你好、Jacob。

    我们只能更改常量。
    感谢您进行仿真。

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    您好、Masaki、

    感谢您提供更多信息。

    我已经导入了客户正在使用的精确二极管和 NPN 晶体管、但我不能再现任何不稳定的迹象:

    从反相输入到晶体管输出的相移很可能足以导致反馈信号破坏系统稳定。  

    而且这个电路中的反馈机制非常异常。 在我的仿真中、运算放大器的工作方式更像比较器、输出卡在 VOH、输出状态没有变化。  

    目标是否通过 R65和 R66创建电流源?  

    了解电路的目标和负载可以帮助我了解我能够更改的内容。  

    为了有趣、客户能否为 CF 组装一个10uF 电容器? 我想看看这是否会进一步减少振荡。

    谢谢!

    Jacob  

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    你好、Jacob。

    感谢仿真。

    正如您指出的、运算放大器的行为类似于比较器。
    我确认、当二极管未连接时、运算放大器会在 VOH 上输出固定的量。
    但是、连接二极管后会发生振荡。

    R65和 R66的电阻会在电流通过时发生变化。
    此目的是稳定 R65、R66、R7、R8和 R4的桥接电路。 换句话说、R66 x R8 = R7 x (R4 + R65)。

    此外、CF 是什么器件? 您是指 C19?

    谢谢你。

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    您好、Masaki、  

    感谢您提供电路说明、这对我有所帮助。  

    抱歉我的指示符开关。 是的、C19

    电路为什么需要这个串联二极管?  

    我知道这个配置能够有效地防止电流反馈进入放大器、但是这个电路看起来对于这种情况没有太大的风险。  

    客户能否描述原理图中包含 D3的原因?

    谢谢!

    Jacob

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    你好、Jacob。

    我之前将 C19更改为0.1μF 和1μF、但振荡没有改善。
    所以、我还没有尝试过10μF、但是它也许没有改善振荡。

    至于二极管、正如您所指出的、它的插入可防止电流流流回放大器。
    不过、我之前将二极管短路了、但振荡没有改善。

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    您好、Masaki、

    感谢您的帮助。 很抱歉、这个调试这么久了、但我仍然很难在仿真中重新创建您的问题。  

    您是否能够探测电路上的几个引脚? 这将帮助我了解运算放大器如何在振荡期间改变输出状态。

    以下是我感兴趣分析的引脚:

    现在、我将更详细地探究电路、我不确定问题是传统意义上的运算放大器破坏稳定。 我怀疑放大器的状态变化非常快、这会导致形成正反馈并维持振荡。

    反馈中的电容器有效地创建了一个积分器电路、这解释了我们可以看到的一些结果。

    如果是这种情况、则信号路径上某个位置的 LPF 可能会很有用。 否则、我们可能需要实现迟滞以确保 VOH - VOL 转换具有一定的保护带、从而防止快速的状态更改。  

    此致!

    Jacob

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    您好、Harada-San、

    [报价 userid="578922" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1383709/lm358-phase-compensation-capacitor/5310563 #5310563"]但是、​​R65和 R66的电阻值是​​电流通过它们之前的电阻值。

    电路是否需要使 R66 = R65 + 30欧姆?   

    当两个"电阻器"都随电流变化时、如何确保反馈为负?  您能否详细说明为何这两个电阻器都需要是复数电阻器?

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    你好、Jacob。

    感谢您进行仿真。
    我将使用示波器检查您提到的引脚。

    正如您所指出的、我们曾通过在信号线中插入 LPF 来改善振荡。
    然而、这种方法需要更改电路、因此未被采用。
    如果 LPF 有效、这是否意味着运算放大器内部的相位补偿电容器也很重要?

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    你好 Ron Michallick。

    电路是否需要使 R66 = R65 + 30欧姆?

    ->正确。

    当两个"电阻器"都随电流变化时、如何确保反馈为负?
    您能否详细说明为何这两个电阻器都需要是复数电阻器?

    我相信正面反馈工作正常,负面反馈工作不正常。
      换句话说、我认为工作不正常=负面反馈。

      R65和 R66是用于测量环境温度并产生热量的电阻器。
      在桥接电路中、产生的热量会随环境温度的变化而变化。

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    您好!

    根据我的理解、该电路依赖于将电阻器(R65和 R66)用作加热元件、同时还使用相同的元件作为控制放大器的反馈信号的元件?

    是的、LPF 有助于实现更稳定的系统。 由于放大器固有的设计、存在相位补偿电容器。 造成不稳定的正是放大器所处的配置。  

    我无法模拟这样的电路、因为反馈机制是由温度等永恒因素控制的

    Ron 的要点是、两个电阻器都能够随电流而变化。 在不更改运算放大器或反馈环路的情况下、此电路不容易稳定。

    谢谢!

    Jacob

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    Masaki、

    仔细检查后、电路会强制电桥输出为零(更准确地说是 Vos)。 该电桥会抵消电流流经 C19。 换言之、放大器不能简单读取电桥输出电压。 该位置位时、引脚2具有低阻抗。   

    如果要读取电桥输出电压并求出该误差电压、请在引脚2与电桥之间添加一个新电阻器。 其值应至少为电桥输出阻抗的100倍或以上。 至少10k Ω。 这将降低 C19电流、这是一件好事、因为 LM358无法快速改变中等大小的电流流动方向。 新电阻器还会减慢集成斜坡、因此您可能需要降低 C19。