【導讀】鑒于反饋通路中相移(或者稱作延遲)引起的諸多問題,我們一直在追求運算放大器的穩(wěn)定性。通過上周的討論我們知道,電容性負載穩(wěn)定性是一個棘手的問題。
如果受反饋網絡電阻影響的運算放大器輸入電容(加上一些雜散電容)形成的相移或者延遲過大,則簡易非反相放大器便會不穩(wěn)定,或者出現(xiàn)大量過沖和振鈴。您可以通過減少該節(jié)點的雜散電容來獲得一定的改善,其可以最小化這種連接的電路板線路面積。使用某個特定的運算放大器時,輸入電容(差分電容+共模電容)為固定值—您會受到它的束縛。
但是,您可以按比例減小反饋網絡的電阻值,以保持增益不變。這樣可將該電容所產生的極點頻率移至更高頻率,并減小延遲時間常量。本例中,我們將電阻減小至 5kΩ 和 10kΩ,獲得了明顯改善,但仍然產生了約 10% 過沖,并有振鈴出現(xiàn)。
另外,它還給運算放大器帶來額外的負載,因此您不能過多地使用這種解決方法。兩個電阻器的和為運算放大器負載,因此您可能不希望其太低。
更理想的解決方案可能是一個與 R2 并聯(lián)的電容器 Cc(請參見圖 2)。當 R1?Cx= R2?Cc 時,分壓器獲得補償,并且所有頻率的阻抗比均恒定不變。這樣,反饋網絡中便沒有相移或者延遲。:)
您可以把這種反饋網絡比作 10x 示波器探針的補償衰減器(請參見圖 3),其概念是一樣的。探針中的可變電容器允許進行調節(jié),以讓兩個時間常量相等。請注意,這種示波器探針的響應從未表現(xiàn)出不穩(wěn)定,即使錯誤調節(jié)時也是如此。為什么呢?原因是它并沒有在反饋環(huán)路內部。
正如讓其中一個電容器在示波器探針中可調節(jié)來對補償進行微調一樣,您也需要對圖 2 所示 Cc 的值進行調節(jié)。由于雜散電容存在不確定的影響,因此我們可能無法知道電容 Cx 的準確大小。
另外,您可能希望微調電路的響應來達到您的要求。這樣做可能會產生一些過沖,但卻可以獲得更高的速度和更佳的帶寬。
之前,我介紹了不穩(wěn)定性的另一種常見情況,即電容性負載運算放大器。現(xiàn)在,這種解決方案又在環(huán)路中產生了相移(反饋延遲),而其為問題的根源。這一次的情況很復雜,因為開環(huán)輸出電阻在運算放大器內部。
我們無法穿過該電阻器連接一個補償電容器。實際上,它并非為一個真正的電阻器,它是運算放大器電路的一個“等效”輸出電阻。因此,下次,我們將討論電容性負載問題。
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