关于运放相位裕量及稳定性的讨论!
如图所示是一个运放的开环增益曲线。根据相位裕量的定义:增益为0dBm时,相移与180的差值,则从图中可以估计出该运放的相位裕量不到22°。并且,该测试曲线是在CL=0pF时,测得的曲线。
1、这是否说明,该运放实际使用时,是一定有一定量的过冲?
2、如果在该运放输出端加一个RC低通滤波器,是不是相当于添加了一个极点,导致相位裕量减少,从而可能引发震荡?
3、如果问题2答案是肯定的话,是不是说即使该运放的输入信号是直流的,也会出现震荡?(因为运放的稳定性与输入信号无关?)
4、如果问题3的答案是否定的话,那运放是会在什么频率的输入信号下出现震荡?
5、这样的运放(OPA2365)在RF=0.1RG时的反向比例放大器时,能稳定工作么?
6、同一个运放在同样的工作条件下,为何小信号时出现明显的过冲,但大信号时,过冲却不明显,见图片1和2?
望专家就以上6个问题一一详细解答,感激不尽!
您好,
1、这是否说明,该运放实际使用时,是一定有一定量的过冲?
该运放虽然在配置成“单位增益@CLM<1nF”时,环路还是稳定的,Datasheet P10。
2、如果在该运放输出端加一个RC低通滤波器,是不是相当于添加了一个极点,导致相位裕量减少,从而可能引发震荡?
引入极点的同时,也必然会引入零点;相位裕度不一定会减少,要看R和C的值是多少,对原零极点的影响有多大。有一种解决负载电容引起的振荡的方法,就是在输出端增加一个小电阻,您可以用一个跟随电路,自己推导一下加入RC后,零极点的变化。
3、如果问题2答案是肯定的话,是不是说即使该运放的输入信号是直流的,也会出现震荡?(因为运放的稳定性与输入信号无关?)
与输入信号无关,是环路本身的问题。
4、如果问题3的答案是否定的话,那运放是会在什么频率的输入信号下出现震荡?
请注意,前面说的很多分析,都是默认在电压反馈型(通常几十MHz以内)时的零极点分析;对于电流型运放,则需要另外考虑。
5、这样的运放(OPA2365)在RF=0.1RG时的反向比例放大器时,能稳定工作么?
一般是稳定的。也要看,前后级电路的情况而定,容性负载、反馈节点处寄生电容等。
6、同一个运放在同样的工作条件下,为何小信号时出现明显的过冲,但大信号时,过冲却不明显,见图片1和2?
这两个图是说明小信号和大信号的情况,主要是由于Slew Rate的影响。
1、但根据P6页的过冲与负载电容曲线显示,单位增益@CLM=300pF,输出就有50%的过冲,这已经很大了;
2、你的“2234.OPA227 Stability Issue”文档里有个“Prevent Phase Dip”是什么意思呀?
3、是不是说一个相位裕量确定的运放,是否过冲及震荡与输入信号频率无关?
6、是不是说大信号情况的稳定性还和压摆率有关?怎么个相关性咧?
还有个问题请专家回答下:
1、双电源运放和单电源运放有什么区别?
2、是不是所有的运放都可以用双电源和单电源来进行工作?
3、为什么有的运放datasheet中特别强调是单电源运放?
另外,还请教一个问题,运放有个指标:输出短路电流,这个好像是反映运放的驱动能力的,我的问题是:
1、这个指标是怎么测量出来的?为什么叫“短路”电流?怎么根据这个指标来进行电路设计?
感激不尽!
单电源供电的运放无法处理零电压以下的信号,所以如果输入信号的共模电压为正负的话,单电源供电运放则不能满足要求。
基本上所有双电源供电的运放都能支持单电源供电。请参考这篇文档:
输出短路电流Isc是这么定义的:
The maximum continuous output current available from the amplifier with the output shorted to ground, to either supply, or to a specified point. Sometimes a low value series resistor is specified.
之所以叫短路电流,按照定义,顾名思义,就是将输出与地,与两个电源的任意一端短接时的最大输出电流,反应了运放的输出驱动能力。
那这个指标怎么用于设计呢?
昨天刚看了TI的Bruce Trump的文章,加上我的分析,是不是可以这样理解,如果运放的输入共模电压可以达到负电源或者相差很小时,那么该运放是可以用作单电源运放的,如果不能达到或者相差几伏的电压,则不能用作单电源运放。
期待Iven Xu 专家回答这个问题,谢谢!
是的,像你说的其实就是轨至轨输入的运放,输入共模电压可达到正负电压轨,比如要做一个跟随器,如果运放不是轨至轨输入的话,那么输出跟随输入的能力有限,在接近正相或者负相电压的电位上,输出将无法跟随,这时候采用单电源供电的运放将无法实现。比如5V单电源供电的话,电路可支持的输出范围可能在1~4V之间。
以上纯属个人见解。
1,在这个负载电容下,过冲是正常的,前面讲的能扛到1nF,是指此范围内不至于振荡。
2,Preven phase dip:在分析相位的时候,不能只考虑相位裕度大于45°(环路增益为0时),也要同时兼顾在环路增益到达0的过程中,最好不要有较大的频率跌落。
3,无关。
6,环路稳定性和压摆率没什么关系。