讨论电容对运放稳定性的影响
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运算放大器输出和反向端电容
运算放大器是一种电子器件,广泛应用于信号处理和放大电路中。
在运算放大器中,输出和反向端电容起着重要的作用。
我们来讨论一下运算放大器的输出。
运算放大器的输出是指从放大器的输出端获得的电压信号。
输出信号通常是输入信号经过放大和处理后得到的结果。
输出信号的大小和波形取决于放大器的增益、输入信号的幅度和频率等因素。
运算放大器的输出能力通常由其电源电压和负载电阻决定。
当电源电压较高时,运算放大器的输出能力较大,可以驱动较大的负载电阻。
而当负载电阻较大时,输出电压会下降,输出能力会减小。
因此,在设计电路时需要根据具体应用需求选择适当的运算放大器以满足输出要求。
接下来,我们来讨论一下运算放大器的反向端电容。
反向端电容是指连接在运算放大器反向输入端的电容。
在运算放大器中,反向输入端是一个虚拟地,并且具有高输入阻抗。
反向端电容可以用来提高运算放大器的性能,例如增加电路的带宽和稳定性。
反向端电容可以起到频率补偿的作用,使运算放大器的增益在整个频率范围内保持稳定。
此外,反向端电容还可以用于滤除输入信号中的高频噪声,提高放大器的信噪比。
因此,在设计运算放大器电路时,需要根据应用要求选择适当的反向端电容,并注意其对电路性能的影响。
总结一下,运算放大器的输出和反向端电容在电路设计中起着重要的作用。
输出决定了电路的放大能力和输出信号的质量,而反向端
电容则对电路的带宽和稳定性有影响。
在实际应用中,需要根据具体要求选择合适的运算放大器和反向端电容,并进行合理的电路设计,以获得所需的信号处理和放大效果。
运算放大器容性负载驱动分析运算放大器容性负载驱动分析问:为什么我要考虑驱动容性负载问题?答:通常这是无法选择的。
在大多数情况下,负载电容并非人为地所加电容。
它常常是人们不希望的一种客观存在,例如一段同轴电缆所表现出的电容效应。
但是在有些情况下,要求对运算放大器的输出端的直流电压进行去耦。
例如,当运放被用作基准电压的倒相或驱动一个动态负载时。
在这种情况下,你也许在运放的输出端直接连接旁路电容。
不论哪种情况,容性负载都要对运放的性能有影响。
问:容性负载如何影响运放的性能?答:为简单起见,可将放大器看成一个振荡器。
每个运放都有一个内部输出电阻RO,当它与容性负载相接时,在运放传递函数上产生一个附加的极点。
正。
在图2(a)中,在运放的两个输入端之间接电阻RD。
此时电路的增益可由给定公式计算。
因为是噪声增益而不是信号增益支配稳定性,所以图2提高效大器噪声增益电路电路稳定性的提高不影响信号增益。
为保证电路稳定,最简单的方法是使噪声带宽至少应比容性负载极点频率低10倍频程。
图3环路增益波特图这种方法的缺点是输入端电压噪声和输入失调电压被放大产生附加的输出电压噪声和输出失调电压增加。
用一个电容CD与电阻RD串联可以消除附加的直流失调电压,但增加的电压噪声是器件固有的,不能消除。
当选用CD时,其电容值应尽可能大。
为保证噪声极点至少低于“噪声带宽”10倍,CD最小应取10A NOISE/2πRDGBP。
(2)环路外补偿法这种方法是在运放的输出端和负载电容之间串入一个电阻RX,。
虽然RX加在反馈环路的外部,但它可将负载电容产生的附加零点频率fZ作用到反馈网络的传递函数,从而可以减小高频环路相移。
为了保证电路稳定,RX的取值应该使附加零点频率至少比运放电路闭环带宽低10倍。
电路加入RX使电路性能不会像方法1那样增加输出噪声,但是从负载端看进去的输出阻抗要增加。
由于RX和RL构成分压器,从而会使信号增益降低。
运放电路输入端加电容电路自激振荡的原因1. 概述运放电路是电子电路中常用的一种放大电路,具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益等优点,广泛应用于电子设备中。
然而,在一些情况下,运放电路的输入端加电容后会出现自激振荡的现象,给电路稳定性和性能带来负面影响。
本文将简要分析运放电路输入端加电容电路自激振荡的原因,并探讨解决方法。
2. 运放电路输入端加电容电路概述运放电路通常由运放芯片、电阻、电容等元器件组成,用于信号放大、滤波、积分、微分等功能。
当在运放电路的输入端加上电容后,原理上是为了在输入端滤除直流信号,只透过交流信号,以起到滤波和对称交流信号的作用。
但在实际应用中,有时候会发现运放电路输入端加电容后出现自激振荡现象。
3. 自激振荡的原因(1)相位延迟:在运放电路中,当输入端加电容时,由于电容器的特性,导致输入信号的相位延迟。
当输入信号的相位延迟到达运放电路的反馈环路时,可能引起电路的共振和自激振荡。
(2)反馈路径:在运放电路中,反馈路径如果设计不当,或者在输入端加电容后,在反馈路径中出现相位差,也可能会导致自激振荡的问题。
特别是在高频段,更容易出现这种情况。
4. 解决方法(1)增加补偿电容:在运放电路输入端加电容后出现自激振荡时,可以考虑增加补偿电容来抑制振荡。
适当增加补偿电容,可以起到抑制高频振荡的作用,提高电路的稳定性。
(2)选择合适的运放芯片:在设计运放电路时,选择合适的运放芯片也是避免自激振荡的重要方法。
一些特殊应用场景下,可能需要选择特殊结构和参数的运放芯片,以满足要求。
(3)优化反馈网络:在运放电路设计中,要合理设计反馈网络,避免相位差引起的自激振荡。
通过优化反馈网络的结构和参数,可以有效地降低电路的振荡风险。
5. 结论运放电路输入端加电容电路自激振荡的原因主要在于相位延迟和反馈路径设计不当。
为了解决这一问题,可以采取增加补偿电容、选择合适的运放芯片和优化反馈网络等方法。
在实际设计中,需要对电路的稳定性和性能进行充分的考虑,合理选择元器件和参数,以避免自激振荡的问题。
运放负反馈电容的作用全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:运放负反馈电容在电路中起到了非常重要的作用,它能够改善运放的性能和稳定性,提高电路的性能指标。
运放负反馈电容通常被放置在运放的反馈回路中,起到隔直耦合和增加相位裕量的作用。
让我们了解一下什么是运放负反馈电容。
运放负反馈电容是指在运放的反馈回路中加入一个电容器,以实现隔直耦合的目的。
在很多电路中,由于运放的输出端会包含直流分量,如果不加入负反馈电容,这些直流分量可能会影响电路的正常工作。
负反馈电容的作用就是通过隔离直流信号,只传递交流信号,从而提高整个电路的性能。
运放负反馈电容可以增加电路的相位裕量。
相位裕量是指在输入信号发生相位变化时,输出信号的相位变化范围。
负反馈电容可以改变运放的相位频率特性,从而增加电路的相位裕量。
这样一来,即使在频率较高的情况下,电路也能够保持稳定的工作状态,不会产生失真或者震荡。
运放负反馈电容还可以提高运放的性能指标,如增益、带宽和失调电压等。
在实际电路设计中,往往需要根据具体的应用需求来选择合适的负反馈电容,以实现最佳的性能表现。
在一些高精度和高性能要求的电路中,负反馈电容更是不可或缺的组成部分。
运放负反馈电容在电路设计中扮演着至关重要的角色,它能够改善电路的性能和稳定性,提高整体的性能指标。
在实际应用中,设计师需要充分理解负反馈电容的作用原理,并根据具体情况进行合理的选择和配置,以实现最佳的设计效果。
通过合理设计和优化,可以使电路工作更加稳定可靠,性能更加优越。
【本文共计782字】。
第二篇示例:运放是一种广泛应用于电子电路中的放大器元件,其功能是将输入信号放大并输出。
在运放电路中,负反馈电容起着非常重要的作用。
本文将详细介绍负反馈电容在运放电路中的作用及其重要性。
让我们了解一下负反馈电容的基本概念。
负反馈电容是指连接在运放反馈回路中的一个电容元件,其作用是在运放输入端和输出端之间提供一个反馈通路。
这样,一部分输出信号将被送回到输入端与输入信号进行比较,从而实现负反馈控制,稳定电路工作。
运放反馈电阻并联电容的作用
运放反馈电阻并联电容是电子电路中常用的一种组合元件,它可以改善运放的工作效率和信号处理能力。
因此,一般多用于放大、滤波和功率放大等电路中。
运放反馈电阻并联电容最大的作用是减少输出频率和改善运放
的工作效率。
于运放的输出频率可能会影响系统的性能,因此可以使用反馈电阻和并联电容来降低输出频率,从而改善运放的工作效率。
此之外,运放反馈电阻并联电容还能够改善运放的信号处理能力,增加输出信号的保真度,提高系统的整体质量。
此外,在具有高负载线性应用中,运放反馈电阻并联电容还有一个重要作用:控制电流增益。
一个负载串联到一个运放输出时,由于电路中有电阻和电容,运放的电流增益就会受到影响,因此可以使用串联的反馈电阻和并联电容来控制运放的电流增益,从而提高电路的稳定性和可靠性。
最后,在实际应用中,为了调节运放的电流增益,可以采用调节反馈电阻和调节并联电容的方式调节运放的输出电流增益。
外,为了更好地提高信号传输质量,还可以使用低阻型反馈电阻和低电容量的并联电容,从而改善运放的信号处理能力,输出的信号更加清晰,噪声也会减少,从而更好地提高系统的性能。
总之,运放反馈电阻并联电容在一定程度上改善了运放的工作效率,改善了信号处理能力,提高了系统的性能,稳定性和可靠性,为电路设计师提供了良好的选择。
果运用得当,不仅可以满足用户的要
求,还可以提高系统的性能和可靠性。
1.没有按集成运放使用说明中推荐的相位校正电路和参数值进行校正说明书中推荐的补偿方法和参数是通过产品设计和大量实验得出的,对大多数应用是有效的,它考虑了温度、电源电压变化等因素引起的频响特性的变化,并保证具有一定的稳定裕度。
2.电源退耦不好当电源退耦不好时,各放大级的信号电流内阻上的电压降将产生互耦作用,若耦合信号与某级输入信号是同相位时,电路将产生寄生振荡。
为此必须重视电源退耦。
退耦时除在电源端加接大电容外,还应并接瓷片小电容,因为大电容如电解电容,它本身的分布电感较大,影响退耦效果。
3.电路连接时的分布电容影响由于电路存在分布电容,有时后级的信号会通过分布电容反馈到前级,当此反馈信号与该放大级原输入信号同相位时,也会形成寄生正反馈,从而使电路自激振荡。
所以连接电路时,尽量减小分布电容是很重要的,尤其应注意使集成运放的“+”输人端远离它的输出端。
4.集成运放负载电容过大的影响当集成运放负载电容过大时,整个运放电路的开环频响曲线将发生变化,使电路的相位余量减小,甚至引起自激。
若在运放的输出端与外接负载电容之问加接一个小电阻(如数百欧以内),使运放电路与负载电容之间相隔离,则可减轻负载电容的影响。
但有时这种改进的效果是有限的。
为消除自激振荡,就应减小负载电容,或在集成运放输出端外加输出功率更大的、高频响应更好的输出级电路。
5.集成运放同相输入端接地电阻太大当同相端对地接入很大的电阻,它与运放差模输入端的电容形成一个新的极点,尽管输入端的电容不大,但同相端对地外接电阻较大,则新产生的极点可能接近于或低于交接频率,而使闭环电路自激或电路动态特性变差。
解决的简便方法是在同相端对地电阻上并接电容,以形成高频旁路。
6,集成运放输出端与同相端和调零端之阃存在寄生电容在设计印制电路板时,或做电路实验时,曲于引线布置不适当或过长、过近,会带来寄生电容而引起自激。
通常在低频电路中,不易出现自激,而在宽带放大器中,应注意消除寄生电容耦合。
输入电容——共模?差模?
翻译: TI信号链工程师Michael Huang (黄翔)
运放的输入电容参数经常使人困惑或是忽略。
现在让我们明确这些参数怎样才是最好的应用。
运放电路的稳定性受输入电容的影响,它在反向输入端引入了一个相移,即到达反向输入端的反馈支路的延迟。
反馈网络受输入电容影响形成了一个不想要的极点。
引入输入电容来计算反馈网络的阻抗特性是保证运放电路稳定性的重要一步。
但是,哪种电容有影响?差模SPICE电容?共模电容?还是都有?
运放输入电容一般可以在输入阻抗参数一栏找到,差模电容和共模电容都有标明。
目录运放稳定性分析系列1:环路稳定性基础 (2)引言 (2)波特图(曲线)基础 (2)直观元件模型 (5)稳定性标准 (7)环路稳定性测试 (7)环路增益稳定性举例 (10)1/β与闭环响应 (11)运放稳定性系列2:运放网络SPICE分析 (12)引言 (12)SPICE环路增益测试 (12)运放网络与1/β (12)ZF运放网络 (13)运放网络ZI (17)简单运放交流SPICE模型 (19)详细运放交流SPICE模型 (20)附录:空白幅度与相位曲线 (22)运放稳定性分析系列3:RO与ROUT (23)RO和ROUT的定义与推导 (23)从数据资料曲线上计算RO (24)RO 和ROUT要点概述 (26)RO与SPICE仿真 (26)单电源运放的真实RO (27)RO的实测技术 (28)运放稳定性分析系列4:环路稳定性主要技巧与经验 (30)环路增益带宽准则 (31)极点与零点转换技术 (31)十倍频程准则 (32)ZI 和ZF幅度十倍频程准则 (35)双反馈路径 (36)实际稳定性测试 (39)运放稳定性设计分析5:单电源缓冲器电路的实际设计 (41)技术背景: (41)设计要求: (43)设计拓扑: (44)1/β分析: (45)CMOS放大器与Aol注意点: (50)最终缓冲器分析: (52)运算放大器稳定性设计分析6:电容性负载稳定性RISO、高增益及CF、噪声增益 (57)运算放大器示例与RO计算 (58)Aol 修正模型 (59)RISO 及CL 补偿 (63)高增益及CF 补偿 (68)噪声增益补偿 (72)运放稳定性分析作者:Burr-Brown产品战略发展经理Tim Green 来源:德州仪器(TI)公司运放稳定性分析系列1:环路稳定性基础引言本系列所采用的所有技术都将―以实例来定义‖,而不管它在其他应用中能否用普通公式来表达。
为便于进行稳定性分析,我们在工具箱中使用了多种工具,包括数据资料信息、技巧、经验、SPICE仿真以及真实世界测试等,都将用来加快我们的稳定运放电路设计。
典型的两级运算放大器环路稳定性分析典型的两级运算放大器环路稳定性分析典型的两级运放如图所示,负载电容CL=50fF 。
首先建立静态工作点。
首先建立静态工作点。
加偏置电流加偏置电流I0=4uA,加共模输入电平1.25V 。
仿真后得到结果如下,仿真后得到结果如下,静静态工作点是合适的。
态工作点是合适的。
1. 开环分析开环分析米勒补偿前做开环分析如下,显然,这是不合适的。
米勒补偿前做开环分析如下,显然,这是不合适的。
加米勒补偿电容Cc=200fF,做开环分析如下,显然,这也是不合适的。
这是由于电路中存在零点造成的。
存在零点造成的。
加入调零电阻Rz=40K,,仿真结果如下。
可以看出,,,相位裕度为40度,不够。
可通过加大补偿电容来进一步分裂p1,p2主次极点。
(已尝试过加米勒补偿电容Cc=300fF可以得到大于60度的相位裕度)。
但是本次设计的运放用在负反馈环路中,故只需要负反馈环路是稳定的就达到设计标准。
运放用在负反馈环路中,故只需要负反馈环路是稳定的就达到设计标准。
理论计算。
理论计算。
查看各管子的静态工作点。
查看各管子的静态工作点。
,,,即。
,,,即。
,非常接近。
理论值与仿真结果非常接近。
,理论值与仿真结果非常接近。
,非常接近。
,理论值与仿真结果非常接近。
,,理论值度偏差较大。
与仿真结果40度偏差较大。
2.在负反馈环路中做环路稳定性分析:在负反馈环路中做环路稳定性分析:从上图可以看出,加入反馈电阻网络R1,R2后就打破了原有的静态工作点:主要是反馈电阻网络R1,R2中的电流由M7管提供,所以M7管的静态工作点打破了,即运放的第二级跨导GmⅡ,输出电阻R2都变了。
从波特图中可以看出相位裕度为77度,满足设计标准。
理论计算:理论计算:查看各管子的静态工作点。
查看各管子的静态工作点。
,,,即。
,,,即。
,非常接近。
,理论值与仿真结果非常接近。
,理论值与仿真结果非常接近。
,此时,相位裕度为63度,满足设计标准。
运放电路电阻并电容1.引言1.1 概述概述部分:在电子工程中,运放是一种常用的电子器件,用于放大信号,并具有高精度和高稳定性的特点。
而在运放电路中,电阻和电容是两个最基础,也是最重要的元件。
电阻用于限制电流的流动,并改变电路的阻抗,而电容则用于存储和释放电荷,在电路中起到存储和平滑信号的作用。
本文将深入探讨运放电路中的电阻和电容的作用和特性,包括其基本原理、常见的应用场景以及如何选择合适的电阻和电容数值。
通过对电阻和电容的深入解析,我们可以更好地理解和设计运放电路,提高电路的稳定性和性能。
接下来的章节将详细介绍运放电路中的电阻和电容的特性和应用。
首先,我们将深入探讨运放电路中的电阻,包括各种不同类型和数值的电阻的特点和选择方法。
然后,我们将转向电容,讨论运放电路中电容的作用和性能,以及如何选择合适的电容数值和类型。
通过这些内容,读者可以更好地了解电阻和电容在运放电路中的重要性,以及如何根据具体需求进行选型和设计。
总之,电阻和电容是运放电路中不可或缺的元件,对电路的性能和稳定性具有重要影响。
通过深入研究和理解电阻和电容的工作原理和特性,我们可以更好地运用它们来设计和优化运放电路,实现各种应用要求。
在接下来的章节中,我们将更加详细地介绍电阻和电容在运放电路中的应用和选择方法,希望读者能够通过本文获得有益的信息和知识,提升自己在电子工程领域的能力和水平。
1.2文章结构文章结构本文的文章结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要对本文的主题进行概述,介绍了运放电路电阻并电容的背景和重要性。
同时,引言部分还对本文的结构进行了介绍,明确了本文的目的和阐述内容。
正文部分分为两个小节,分别是运放电路中的电阻和运放电路中的电容。
在2.1小节中,将详细介绍运放电路中的电阻的作用和性质。
首先,将介绍电阻在运放电路中的基本原理和作用,阐明在不同电路配置下电阻的功能。
接着,将详细介绍电阻的参数和特性,如阻值、功率承受能力等,并对不同类型的电阻进行分类和比较。
电路上加上电容电压不稳定的原因
电容在电路中起着储存和释放电荷的作用,但有时候在电路中
加上电容后,电压会变得不稳定。
这种情况可能由多种原因引起。
首先,电容的质量和参数可能会影响电路的稳定性。
如果电容
的质量不好或者参数不匹配,就会导致电路中的电压波动。
此外,
电容的漏电流也会导致电压不稳定,因为漏电流会导致电荷的损失,从而影响电路的稳定性。
其次,电容的极性安装错误也会导致电压不稳定。
电解电容等
极性电容必须按照正确的极性连接,否则会导致电压不稳定甚至损
坏电容。
另外,电路中的其他元件或外部环境的影响也可能导致电容电
压不稳定。
例如,电路中的电感、电阻等元件的影响,以及外部的
温度、湿度等环境因素都可能导致电容电压的波动。
为了解决电容电压不稳定的问题,我们可以采取一些措施。
首先,选择质量好、参数匹配的电容,并严格按照规定的极性安装。
其次,可以在电路中加入稳压电路或者滤波电路,来稳定电压波动。
另外,也可以通过合理设计电路结构,减小外部环境因素对电容电压的影响。
总之,电路中加上电容后出现电压不稳定的问题可能由多种因素引起,需要我们仔细分析和解决。
通过选择合适的电容、合理设计电路结构和加入稳压电路等措施,可以有效解决电容电压不稳定的问题,确保电路的正常工作。
以下是我们在使用运算放大器时需要注意的几个重要问题。
1)首先应该好好理解运放的最简模型:从运放的原理来说,我们可以将运放看成是一个压控电压源,其中,运放的输出由受控电压源提供,而受控电压源的控制电压就是输入端的差分电压,如下图所示:2)运放输出端的电流约束仍然遵循Kirchhoff电流定律这里不能认为流过反馈电阻Rf的电流和流过负载电阻RL的电流是相等的,因为电流i是“有机会”流入运放的输出端的,这是由芯片内部的构造决定的,尤其是高精度应用时应该好好提防这一点。
3)使用运放时需要注意由电阻自身杂散电容而产生的影响这个反向比例运算电路的增益函数如下:这里,C1会使得频率特性出现尖峰脉冲,而C2会使得高频领域的增益下降,从而导致频率特性恶化!对于一般的低频应用而言,这个因素是可以“视而不见”的,但是如果需要低噪声环境的话,就需要尽量减小Ri和Rf的阻值,因为这样可以减小杂散电容的影响,或者干脆使用高精度的电阻也行,如果开发成本允许的话。
4)对于反馈系数的量化问题不应该含糊:从这两个图可以看出,虽然他们的增益绝对值是一样的,都是1,说白了这两个电路都可以看作是一个电压跟随器。
显然图(b)的负反馈系数要大,性能应该会更好,但是它防止振荡的能力却不如图(a)的电路,因为它对于信号的变化过于“敏感”。
所以在实际设计电路时,对于反馈系数的量化问题是不能含糊的,它很大程度地决定了系统的“稳”、“快”、“准”这三个方面。
最终的电路设计应该是这三个方面的折中,以此达到传说中的性能最优化。
5)单电源供电时需注意输出电压摆幅的问题:如上图所示,由于是单电源供电,那么运放的两个输入端必须加有直流偏压,而且为了使电路的输出电压的动态范围最大化,一般要求VP=VN=VCC/2。
此外,这里运放的输入、输出端的直流电位不为零,So,需要采用电容(C1、C2)来耦合信号。
6)得注意运放的输入寄生电容:由于运放的内部结构因素,导致运放具有数pF~数十pF的输入寄生电容,这自然使得运放的稳定性变差了,输入寄生电容会和输入电阻一起形成一个容易被人忽略的LPF,倘若输入信号的频率超过一定值,则就会丢失信息。
说明本文是笔者在工作中遇到的一些疑问,由此查询相关资料整理而书。
相信从事电子电路设计的朋友也会遇到类似或相同的问题,所以借此机会向大家分享这份《CMOS电路应用笔记》,一是希望同行朋友少走弯路,减少不必要的时间浪费,再是希望通过这份笔记认识更多从事电子行业的朋友,共同探讨电子设计的技术问题,联系方式见页眉处。
注:1 如联系,QQ验证请注明“电子电路设计”,发QQ邮件时请注明字母序号,联系方式:1469908375@2 以下是笔者几年来收集整理的电子资料,如果哪位朋友有兴趣可以发E-mail免费索取,索取资料时请注明字母序号:¾ A 40个C51程序源代码(40个项目文件夹,6MB左右)¾ B 电压基准与时间基准详解(1个PDF文件,424KB)¾ C 运算放大器的设计,应用与分析(6个PDF文件,2.22MB)¾ D 模拟与数字的桥梁选型,注意事项及特性分析(3个PDF 文件,1.43MB)¾ E 硬件系统的‘接地’问题及噪声分析(2个PDF文件,401KB)¾ F 半导体测试基础(1个PDF文件,5.22MB)¾G 某知名公司内部培训讲义(1个PDF文件,3.25MB)18 运算放大器容性负载驱动问题问:为什么我要考虑驱动容性负载问题?答:通常这是无法选择的。
在大多数情况下,负载电容并非人为地所加电容。
它常常是人们不希望的一种客观存在,例如一段同轴电缆所表现出的电容效应。
但是在有些情况下,要求对运算放大器的输出端的直流电压进行去耦。
例如,当运放被用作基准电压的倒相或驱动一个动态负载时。
在这种情况下,你也许在运放的输出端直接连接旁路电容。
不论哪种情况,容性负载都要对运放的性能有影响。
问:容性负载如何影响运放的性能?答:为简单起见,可将放大器看成一个振荡器。
每个运放都有一个内部输出电阻RO,当它与容性负载相接时,在运放传递函数上产生一个附加的极点。
作者:德州仪器(TI) 线性应用工程经理Tim Green本系列的第10部分是我们所熟悉的《电气工程》杂志(Electrical Engineering) 中《保持电容性负载稳定的六种方法》栏目的第六种方法(也是最后一种方法)。
这六种方法包括Riso、高增益和CF、噪声增益和CF、输出引脚补偿以及具有双通道反馈的RISO。
在第10部分中,我们将阐述具有双通道反馈的RISO。
这种拓扑结构通常用于缓冲高精度参考集成电路。
作为一种电压缓冲器,运算放大器电路可提供较高的源电流和吸收电流,这两种电流最初均来自高精度参考集成电路。
虽然,我们特别关注其中一种电路增益——电压跟随器电路增益,但是,当增益大于1时(只对所提供的计算公式做稍微调整),我们仍可以采用具有双通道反馈的RISO。
在此我们将重点讲述两种最主要的运算放大器拓扑结构,即双极发射极跟随器以及CMOS RRO。
分析和合成的步骤和技术相类似,但是,仍存在细微的差别,这些细微的差别足以确保观察到各种不同的输出拓扑结构。
为了获得一种意外的收获,我们有意不遵循经以往的历史经验,并创建BIG NOT以检测不适当稳定性补偿的效果。
从稳定性分析工具套件中,我们可以看到,具有双通道反馈的RISO技术由一阶分析得出,经Tina SPICE环路稳定性仿真确认,并由Tina SPICE中的Vout/Vin AC传输函数分析进行检验,最后采用Tina SPICE中的实际瞬态稳定性测试方法进行全面的检验。
在过去长达25年中,我们在真实环境以及实际的电路情况下进行了测算,充分验证了这种电容稳定性技术。
然而,由于资源的限制,本文所述电路并未进行实际构建,在此仅供读者练习或在自身特定的技术应用(如分析、合成、仿真、构建以及测试等)中使用。
双极发射极跟随器:具有双通道反馈的RISO我们选择用于分析具有双通道反馈的RISO的双极发射极跟随器为OPA177,具体情况请参阅图10.1。
OPA177为一款低漂移、低输入失调电压运算放大器,其能在±3V ~±15V的电压范围内工作。
运放电源端的电容全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:运放是一种重要的电子元器件,在各类电子设备中应用广泛。
它的性能直接影响到整个电路的工作稳定性和性能,而电容作为运放电源端的重要元器件之一,在运放电路设计中起着至关重要的作用。
在运放电源端使用电容,可以起到滤波、去耦和稳压等作用,对运放的性能和工作稳定性有着重要的影响。
在运放电路中,一般会使用两个电容,一个连接到正电源端,一个连接到负电源端。
这两个电容的作用是不同的,正电源端的电容主要起到去除电源中的杂波和噪音,使电源提供给运放的电压更加稳定和纯净;而负电源端的电容,则主要起到对电源中的负载变化进行平滑,使运放的电源端保持稳定。
在选择运放电源端的电容时,需要考虑一些因素。
首先是电容的参数,包括容值、额定电压和温度系数等。
一般情况下,电容的容值越大,对电源的滤波效果越好,但同时也会增加成本和占用空间。
额定电压则需要根据电路的工作电压来选择,一般需要比电路工作电压略高一些,以保证在电压波动时电容不受损坏。
温度系数则是对电容在不同温度下的性能稳定性进行考虑,一般需要选择温度系数小的电容。
其次是电容的类型,常见的有固体电解电容、铝电解电容和钽电解电容等。
固体电解电容具有容值大、工作电压高、寿命长等优点,但价格较高,需要注意极性。
铝电解电容成本相对较低,但容值和工作电压相对较小,寿命较短,需要注意极性和工作环境温度。
钽电解电容具有容值小、工作电压高、寿命长等特点,适用于对容值和寿命要求较高的场合。
在运放电路设计中,电容的布局也需要注意。
为了避免电容对电路的干扰,应尽量远离其他元器件,尤其是信号线路和功率线路。
要注意电容的焊接和连接方式,保证连接牢固和接触良好。
还需要注意电容的工作温度和环境温度,选择符合要求的电容工作在合适的温度范围内。
运放电源端的电容在运放电路设计中扮演着至关重要的角色。
正确选择和使用电容,可以提高运放电路的性能和稳定性,确保电路的正常工作。
运放电容负载运放电容负载是指在运放电路中,负载电容对运放电路的影响。
负载电容是指连接在运放输出端的电容元件,它对运放电路的稳定性和频率响应有着重要影响。
本文将从负载电容的原理、影响因素和应对策略三个方面进行阐述。
一、负载电容的原理在运放电路中,负载电容扮演着一个非常重要的角色。
它不仅影响着运放电路的频率响应特性,还会影响运放电路的稳定性。
在运放的输出端,负载电容会形成一个高通滤波器,阻隔低频信号的传输。
当输入信号的频率较高时,负载电容会对输入信号进行放大,从而影响运放电路的增益和相位特性。
二、负载电容的影响因素负载电容对运放电路的影响主要取决于两个因素:负载电容的数值和运放的输出阻抗。
首先,负载电容的数值越大,对低频信号的阻隔作用就越强,从而导致运放的增益下降。
其次,运放的输出阻抗越大,负载电容对信号的放大作用就越显著。
三、应对负载电容的策略为了减小负载电容对运放电路的影响,可以采取以下几种策略:1. 选择合适的运放:不同的运放具有不同的输出驱动能力和输出阻抗。
在设计电路时,可以根据实际需求选择输出驱动能力较强的运放,以减小负载电容对电路的影响。
2. 调整运放的增益:通过调整运放的增益,可以在一定程度上减小负载电容对信号的放大作用。
可以根据具体需求,选择适当的增益值,以达到最佳的信号放大效果。
3. 使用运放输出级:在一些特殊情况下,可以使用运放的输出级作为负载,从而减小负载电容对电路的影响。
运放的输出级具有较低的输出阻抗和较强的输出驱动能力,能够有效减小负载电容对运放电路的影响。
4. 优化负载电容的数值:根据实际需求,可以选择合适的负载电容数值,以达到最佳的频率响应特性。
如果需要较高的频率响应特性,可以选择较小的负载电容;如果需要较低的频率响应特性,可以选择较大的负载电容。
负载电容对运放电路的影响是不可忽视的。
在设计运放电路时,需要充分考虑负载电容的影响因素,采取相应的策略来减小其对电路的影响。
讨论电容对运放稳定性的影响
今天我们来学习电容对运放稳定性的影响,这是最后一部分内容,之后还有两次总结和回顾就结束了运放提高课的全部内容,感觉还有点意犹未尽。
下面我们先来看一下输出电容对稳定性影响,上节课提到,当运放接成跟随器的形式的时候,其相应的相角裕度将会比较小,稳定性比较差,如果输出端再接一个100pF或50pF的电容将会使运放的稳定性变差,由于运放内部是由三级构成,输入级、放大级和驱动级,这里每一级的输出都会经电阻和电容的并联接地,根据第二十集的内容我们知道,电阻和电容的并联会产生一个极点,所以输入级、放大级和驱动级的电阻和电容都会引入一个极点,其中放大级极点为低频极点,输入级极点为高频极点,驱动级极点介于两者之间,而运放输出端再接一个电容时,就会使得驱动级极点频率降低,从而使得相角提前到达-180度,使得相角裕度变小,从而使得稳定性变差。
而相应的解决办法有两种,一是通过与输出电容并联一个电阻来解决,通过并联电阻使得驱动级极点频率增加,但是这里有一个问题,并联电阻将成为负载要分得一部分电流。
另一种方法,如下图所示,输出经过电阻再经电容接地,这同样会带来问题,会有电流流过该电阻使得电阻将分得一部分电压使得运放输出端和电容电压不同,需要电阻的阻值很小。
至于为什么串联电阻会解决该问题,这要回到我们之前学过的内容,它虽然没有改变该极点,但是它又引入了一个零点,从而会抵消该极点的作用,使得相位在没有到达-180度之前再回到-90度。
接下来再看一下输入级电容对运放稳定性的影响,下图为同相放大器,并在反相输入端经电容接地。
再对反馈环节进行分析,得到其反馈环节为一阶系统,之前提到过,运放可以等效为理想。