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OPA847互阻应用自激振荡

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

我按datasheet上设计的互阻放大应用,互阻阻值为12K,并联电容为2.2PF/11,在没有输入的情况下产生自激振荡,输出幅值好几伏,请问可能是什么原因产生的自激振荡?(测试的时候没有接入输入信号,产生自激振荡,接入APD后还有输出还是老样子。)

您好:

引起运放振荡的原因很多,比较常见的有驱动较大容性负载,反向输入端的寄生电容等。归根结底的原因是运放的相位裕量不够。您能贴出您具体的电路图吗,这方便进一步的分析问题。

谢谢

我在测试的时候没有接输入之前的电路,就是在C8那里断开了。

这是原理图,按照手册上搭建的

你好,我几天又做了测试(这次测试没有接入输入信号),发现了一下两个问题:

1.我就输入端(及二号管脚Iin)通过一根导线接地,输出没有振荡,输出为0;接着在上电的过程中我截断接地的导线,输出信号又有了振荡,好几伏。

2.当我改变反馈电容Cf时,输出的振荡信号幅值改变,信号变化,最小时为2V,最大时为8V以上。

没有找出具体原因。

我改变了示波器(Tektronix DPO3052)配置,出现了不同的现象(所有测试都是没有接入输入信号):

1.在选用全带宽的前提下,将示波器阻抗由1M改为50欧姆,自激振荡幅值大幅减少,在1V左右,同时频率有40M左右提高到370M左右。

2.在示波器阻抗为50欧姆的前提下,将示波器带宽改为20M,输出信号无振荡。

我改变了示波器(Tektronix DPO3052)配置,出现了不同的现象(所有测试都是没有接入输入信号):

1.在选用全带宽的前提下,将示波器阻抗由1M改为50欧姆,自激振荡幅值大幅减少,在1V左右,同时频率有40M左右提高到370M左右。

2.在示波器阻抗为50欧姆的前提下,将示波器带宽改为20M,输出信号无振荡。

请问您的输出有没有接负载?是直接用示波器探头观测的吗?示波器的探头是具有一定的容性的,可能会引起震荡。

你好:

针对你提供的原理图,我用TI的仿真软件TINA进行了仿真

仿真结果如下:

相位裕量为36度,通常情况下,运放的相位裕量要求为45度,若要求更小的过冲,相位裕量则需要更高。36度的相位裕量相对较小。将反馈电容增大到10pF时,相位裕量恶化到23度。

在这里有两个问题想和你沟通一下:

1,你在反馈网络中加入T型网络的目的是什么。

2,你所使用的示波器探头,标称的输入电容值为多大,在进行测量的时候,运放的输出加负载了吗,还是直接用示波器探头测运放的输出。在宽带应用中,另一个需要注意的是阻抗匹配,由于阻抗失配引起的信号反复反射也会引起振铃现象。建议在运放输出端加一个50欧姆电阻,用50欧姆特性阻抗的SMA线缆连接到示波器端,并将示波器的输入阻抗选择为50欧姆。

1.按照数据手册要求,对于12K的互阻放大,反馈电容需设置为0.18PF,而又没有这么小的电容,所以我采用T型设计。具体原理如图所示。

2.我按照你说的在输出端接了50欧姆电阻,并用SMA接口连接到示波器上,示波器阻抗设置为50欧姆。出现了如下现象:在没有输入信号的前提下,输出振荡信号幅值明显减小,为350mV,频率在370MHz左右,但是难以彻底消除。至于示波器电容,我用的是Tektronix的DPO3052示波器,电容为11.5pF。

你好:

OPA847手册上的TIA电路,是有一定假设的。对于TIA应用来说,比较关键的就是补偿电容的选择。

如上图所示,由于在反向输入端电容Cs(以下称为CD)的存在(该电容包含运放的差模电容,共模电容,以及PD管的电容),会在运放的噪声增益上带来一个零点Z1,频率大小为fZ1=1/(2*3.14*Rf*(Cs+Cf)), 如果不对运放进行补偿,运放的环路增益就会以40dB/10倍频的斜率下降(通常的说法就是相位裕量不足45度),就会给运放带来不稳定。所以,需要在反馈回路上加一个补偿电容Cf,该电容会带来一个fP0=1/(2*3.14*Rf*Cf)的极点,从而提升了运放的相位裕量。 那就带来一个问题是Cf的大小该怎么选择。如果Cf太大,极点的位置会很小,这时我们称为过补偿,这会减小运放的带宽。如果Cf太小,极点频率很高,又达不到补偿的目的。所以,最好的办法是将Cf引入的极点选择在上图中F0的位置。此时仔细观察Z1,F0,GBP你会发现这三个点与Noise Gain, Open loop Gain的曲线构成了一个等边三角形,从而可以得到fP0*fP0=fZ1*GBP,从而可以推算出手册中的公式

 .

手册中补偿电容为0.18pF,是因为运放的共模和差模输入电容为1.2pF和2.5pF,再假设PD管的电容为1pF,总共4.7pF的CD,再由上述公式计算出来的Cf为0.18pF。

所以在你自己设计TIA电路时,需要参照你所使用的PD管,清楚反向输入端的电容CD具体为多大,再根据这个来选择Cf的大小。

另外需要注意的是,OPA847是非单位增益稳定的运放,需要在增益大于12的时候才稳定。对于有补偿电容Cf的TIA电路,其高频噪声增益为1+(CD/Cf),该值必须要大于12,OPA847才会稳定。

 

0805的电阻自带电容有0.2 pF,所以不用再加反馈电容。opa847的datasheet也这么讲了

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