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[参考译文] WEBENCH®︎工具/TLV9062:TIDA-010014交流小信号稳定性仿真问题

Guru**** 2582405 points
Other Parts Discussed in Thread: TLV9062, CSD17483F4, TIDA-010014, OPA365

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/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/941097/webench-tools-tlv9062-tida-010014-ac-small-signal-stability-simulation-question

器件型号:TLV9062
主题中讨论的其他器件: CSD17483F4TIDA-010014OPA365

工具/软件:WEBENCHRegistered设计工具

你(们)好。

我已经从您的参考设计 TIDA-010014中检查了线性 LED 驱动器、该驱动器使用 TLV9062和 CSD17483F4 MOSFET

在第一 个交流小信号稳定性仿真中、您使用以下电路在交叉频率为3.95MEG 时获得88.92的相位裕度

我了解补偿网络以及 L1和 C2用于直流和交流分析的事实、并将用作短路或开路、但 我想知道设计人员为什么使用70mV 的直流电压(图中的 V2) 注入 到运算放大器的同相输入(+)中?

对于这种稳定性测试、我们应该将同相输入(+)接地、我对吗? 添加此直流电源将改变开环增益、1/B 和电路的相位裕度的行为、并导致错误的稳定性分析。  

如果我们将您为此设计提供的 TINA SPICE 文件中的同相输入(+)接地、我们可以肯定地获得完全不同的响应、并且具有非常不同的相位裕度、如下所示:

通常、任何小于或大于70mV 的其他值都将完全改变响应。

我是不是迷路了?  

我们将感谢您的任何帮助。

谢谢

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    大家好、Moises、

    首先、回想一下、假设电路设计正确、电路的传递函数为 Iout = Vin * R1。  在本例中、V2 = Vin。

    如果您移除 VG2、移除 C2并将 L1替换为较短的值、则可以使用 V2运行直流扫描、以查找设计的直流工作区域。  您将看到、当0 < Vin < 100mV 时、输出电流的响应呈线性。  因此、该设计适用于大约0至100mV 的输入电压。  低于该值时、放大器基本上会关闭、高于输出饱和。

    现在、当您运行稳定性仿真时、放大器必须处于预期的直流工作区域内。  这将确保放大器处于其线性范围内。  因此、我们需要确保 Vin 位于上面所示的区域。  如果您运行的交流稳定性仿真中 0 < Vin < 100mV、您将看到 AolBeta 响应在本质上是相同的、与 Vin 无关。  但在该区域之外、您将得到不合理的稳定性响应。  我不会将 V2连接至0V、因为这会尝试将输入连接至0V、这与 V-轨电压相同。  无论何时将输入取至电源轨或超出电源轨、都不会得到线性运算放大器行为。

    最后需要注意的一点是:当您使用此类稳定性分析时、最好对放大器的输入电容进行建模。  这在本 TI 高精度实验室视频 的结尾部分进行了更详细的解释  不要被他们使用的不同稳定性测量响应所迷惑。  只需查看解释运算放大器输入电容的部分。

    此致、

    Daniel Miller

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    尊敬的 Daniel:

    非常感谢您的回答、非常感谢。


    此外、感谢您指出电路内部输入电容对开环增益分析的影响。 我确实观看了视频、这是完全有意义的。

    开环测试、 可能我在某个地方感到困惑。 在一个名为"解决运算放大器稳定性问题"的 PP 演示(Tim Green 认为)中、他提到了接地 Vin、甚至显示了一个同相放大器示例:

    关于参考设计 TIDA-010014、我想知道的最后一点 是关于大振幅瞬态响应、为什么我们在该测试中对运算放大器的同相输入施加0V 电压?  

    在补偿网络和 Rsense 中使用不同的值(让我了解电路的工作原理)、对于输入 电压为0V 的相同大振幅瞬态响应 、我获得响应、运算放大器(VG)输出稳定时间长、如下所示:


    它是否是不稳定的指标?  

    采用5mV 输入时、它看起来很好、没有过冲、振铃或较长的稳定时间。

    非常感谢 Daniel、

    Moises。

     

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    大家好、Moises、

    很高兴您发现该视频对您有所帮助。  接地 Vin 通常适用于双电源放大器、因为它将输入和输出保持在放大器的线性工作区域内。  下面是底线:当您运行稳定性测试时、您需要确保直流偏置将放大器设置为其线性工作区域。  只要放大器位于该区域、偏置点的位置就无关紧要。  通常、我要做的是为稳定性测试设置电路、但首先运行直流节点分析。  如果输入和输出在电源轨内良好、那么我可以。

    如果您想详细了解所有这些内容、我可以向您介绍一些有关该主题的更多视频。

    现在、我将回答您的问题:"为什么我们在该测试中对运算放大器的同相输入施加0V 电压?"  您实际上没有。  发生的情况是、TINA 中显示的电压只是为电压源设置的直流电压。  但是、当运行瞬态分析时、不使用该直流电压。  从瞬态测试中可以看到、Vin 上的电压不是纯0V、而是随着时间的推移而变化。  因此、实际上、对于测试、电压未设置为0V、但原理图中显示了这种情况。

    对于您的最后一个问题、您是否介意分享您的原理图?  我不确定 VG 的位置。  在使用阶跃电压测量稳定性时、我们通常会设置输入电压、以在输出端获得10mV 的阶跃。  本演示 非常好地解释了该过程。

    如果您需要进一步的帮助、请告诉我。

    此致、

    Daniel

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    尊敬的 Daniel:

    非常感谢您花时间回答并分享您的知识、

    关于您链接的演示文稿、它们会进行低振幅瞬态阶跃仿真、正如您所建议的、它们会在输出端寻找10mV 的阶跃。 在  TIDA-010014中、也进行了此操作、但它们将瞬态仿真分为两部分:

    1 -低振幅阶跃仿真、其中他们寻找10mV 输出(他们使用1mV 阶跃和10mV 的直流电平)。  

    2 -大振幅(从零开始的高振幅)、其中使用150mV 阶跃、直流电平为0)  

    我的最后一个问题是关于第二部分  (从零开始的高振幅)。 由于我尝试真正了解电路的工作原理、我更改了补偿网络、甚至使用  了具有不同特性的不同运算放大器(OPA365)查看它如何影响电路、 这里是我使用的电路原理图、其步长为150mV、直流电平为0 (与 TIDA-010014相同)。  VG 是 MOSFET 栅极的电压

    瞬态响应如下:

    e2e.ti.com/.../OPA365-and-CSD174-DC-TEST.TSC

    我的问题是 VG 上显示的奇怪稳定时间,它表示 存在大信号稳定性问题?  

    再次感谢大家、非常高兴能向大家学习、

    Moises。

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    大家好、Moises、

    为确保稳定性、我们要么查看小信号响应(输出端信号为10mV 时的过冲)、要么在交流域中执行环路分析。

    运行大信号测试有利于测量系统的压摆率响应。  在您的情况下、我认为当由于 C1而出现大信号降压时、您会看到 RC 响应。  如果减小 C1的尺寸、您将看到 RC 放电效应减小。

    如果您有任何疑问、或者我对您的问题误解了、请告诉我。

    此致、

    Daniel

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    尊敬的 Daniel:

    非常感谢您的解释、

    你已经解决了我的所有疑问。

    有一点、我一直在 TI 网站上的任何地方寻找此设计手册、但没有成功找到它们。 (链接不起作用)

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers/precision_amplifiers/w/design_notes/3600.high-current-v-i-circuits 

    您是否可以指出我可以在哪里找到它们?

    谢谢您、

    此致、

    Mois é s。

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    嗨、 Mois é s、  

    当链接重定向至"常见问题解答"页面时、意味着链接已断开。 我尝试在 e2e 上寻找它们、但没有成功。 这使我相信它已被删除。  

    祝你一切顺利、
    卡罗莱纳州