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[参考译文] LM4951A:使用0402陶瓷旁路电容器时内部偏置电路的振荡

Guru**** 1800230 points
Other Parts Discussed in Thread: LM4951
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/audio-group/audio/f/audio-forum/674990/lm4951a-oscillation-of-internal-bias-circuit-when-using-0402-ceramic-bypass-capacitor

器件型号:LM4951A
主题中讨论的其他器件:LM4951

大家好、

当使用一个小型0402陶瓷1uF 电容器作为旁路时、我们遇到了 LM4951放大器的奇怪行为。
(VDD=7.2V、CS=1U 50V X7R 0805、Ri=20k、Rf=100k、Rc=1k)
在旁路-和输出引脚上、出现类似锯齿的振荡、具有 abt。 发生频率为10Hz。
波形似乎与放大器的启动行为反点击和弹出功能相关。

振荡明显取决于温度、仅在高温下发生。
将电容值更改为100nF 会将频率增加因子10、因此这肯定与该电容相关。

用湿手指短接触环境温度电容器也会导致这种现象、但在再次干燥时停止。

在旁路引脚(10:1 10 MegR 探针)上进行测量时、观察到电压轻微下降(RC 稳定波形)。
因此、内部旁路引脚源电阻估计为 abt。 1兆位。

这引出了一种理论、即电容器和布局的泄漏电阻会导致旁路引脚上的压降
并触发某种重置/重启机制。
对于小尺寸陶瓷电容器中泄漏电阻的热增加、Unfittrately Literature 非常罕见。

切换到1uF 35V 3526大小的钽电容器似乎消除了热依赖性。
由于 PCB 上仍然存在未组装的0402焊盘、因此该点仍然容易漏电到助焊剂残留物、湿度...
可能一个焊盘可以用针取下。

在触发130个已安装 PCB 的返修之前、我想了解此振荡的机制。
有人能给我一个冲击、通过对放大器肠的深入了解、我的理论是对的。
已知钽电容器在泄漏方面不是最好的、因此我很难将盲目切换为钽电容器、尽管数据表中有相关建议。

我真的想了解一下、这里发生了什么。

非常感谢您的建议。

此致

Andreas

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    尊敬的 Andreas:

    数据表建议使用1µF μ F/16V 钽作为旁路电容器。 1µF 将这种钽电容器与 μ C/0204陶瓷电容器进行比较、您会注意到、当增大施加的直流电压时、陶瓷电容器的电容会大幅降低:

    这可能是产生奇怪性能的原因。

    更重要的是、钽显示的 ESR 比0204陶瓷大得多。 这也可能导致奇怪的性能。

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    感谢您的快速回复。
    直流/直流是我的第一个想法之一。

    我使用以下电容类型进行了实验、以消除这种情况。 偏置引脚上的直流电压大约为3.5V VDC

    陶瓷:
    Yageo、1uF、10V、0402、CC0402KRX5R6BB105、 3V5时的 DC 近似值:-40%(原始值)
    Taiyo Yuden 1uF、35V、0603、GMK107BJ105KA、3V5时的近似直流电:-10%
    Murata、1uF、16V、1206、GRM31MR71E105KA01L、 3V5时的 DC 近似值:+0.8%
    AVX、100nF、16V、0402、0402YC104KAT2A、 无偏置规格

    Tantal:
    KEMET 1uF、35V、3528、T491B105K035AT

    所有陶瓷电容器都会导致特定温度下的振荡或因湿度而增加的泄漏。
    另外、对于钽电容器、当对0402电容器的未组装焊盘施加水分时、可以观察到振荡。

    我很确定、这种行为与该引脚上的泄漏相关、会触发某种欠压锁定或重启。

    下面附加了旁路引脚电压的屏幕截图。 通过 Kemet 1uF Tantal 测试。
    实际上、频率比使用原始0402电容器时的频率低一点。

    我希望这有助于隔离这个问题。

    此致

    Andreas

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    尊敬的 Andreas:

    我不认为陶瓷电容器的泄漏电流是这里的问题、因为陶瓷电容器的泄漏电流远小于钽的泄漏电流。 良好的 X7R 在80°C 时的典型绝缘电阻为200 Ω x 法拉 对于1µ Ω 电容器、这意味着绝缘电阻为200M Ω。 这会在施加3.5V 电压时产生大约20nA 的泄漏电流。 在同一温度下、钽的泄漏电流会高得多!

    请注意、触摸"湿手指"更像是短路测试、而不是泄漏电流仿真。 :-)

    Kai
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    尊敬的 Andreas:

    欢迎使用 E2E、感谢您关注我们的器件。
    当温度和直流电压升高时、陶瓷电容器的电容会大幅降低。 作为回报、钽电容器由于直流电压和温度波动而出现的电容特性变化非常小。 这就是数据表指示应将1uF 钽电容器连接到 BYPASS 引脚的原因、并且不能代替陶瓷电容器以避免振荡。

    此致
    Jos é Luis Figueroa
    音频应用工程师