硬件十万个为什么——运放篇(八)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。正如图1(b)波 特图幅频特性曲线表示,附加极点的幅频特性斜率比主极点20dB/十倍频程更徒。从相频特 性曲线图1(c)中可以看出,每个附加极点的相移都增加-90°。我们可用图1(b)或图1(c)来判断电路的稳定性。从图1(b)中可以看出,当开环增益和反馈衰减之和大于1时,电路会 不稳定。同样,在图1(c)中,如果某一工作频率低于闭环带宽,在这个频率下环路相移超过 -180°时,运放会出现振荡。电压反馈型运算放大器(VFA)的闭环带宽等于运放增益带宽积(

GBP,或单位增益频率)除以电路闭环增益(A CL )。运算放大器电路的相位裕度定义为使电路不稳定所要求的闭环带宽处对应的附加相移(即环路相移十相位裕度=-180°)。当相位裕度为0时,环路相移为-180°,此运放电路不稳定。通常,当相位裕度小于45°时,会出现问题,例如频响“尖峰”,阶跃响应中的过冲或“振铃”。为了使相位裕度留有余地,容性负载产生的附加极点至少应比电路的闭环带宽高10倍,如果不是这样电路可能不稳定。

版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。

时间: 2024-08-28 15:17:45

硬件十万个为什么——运放篇(八)运算放大器容性负载驱动问题的相关文章

硬件十万个为什么——运放篇(五)PCB设计技巧

1.在PCB设计时,芯片电源处旁路滤波等电容应尽可能的接近器件.典型距离是小于3MM 2.运算放大器芯片电源处的小陶瓷旁路电容在放大器处于输入高频信号时能够为放大器的高频特性提供能量电容值的选择依据输入信号的频率与放大器的速度选择比如.一个400MHz的放大器可能採用并连安装的0.01uF和1nF电容. 3.当我们购买电容等器件时.还须要注意他的自谐振荡频率.自谐振频率在此频率(400MHz)上下的电容毫无益处. 4.在画PCB时.放大器的输入输出信号脚以及反馈电阻的以下不要在走其它线,这样能够

硬件十万个为什么——运放篇(一)如何防止放大电路自激

 如何防止放大电路自激? 个人经验,最有效的方法: 1.放大电路的阻值是否太大了? 例如我看过放大10倍的电路,电阻选用100k,1M.(甚至教科书也这么写).本征电路电流过小,抗干扰能力弱,输出信号更容易耦合进来. 2.输出走线太长的时候,不光容易自激,而且信号也容易受到干扰,最好走屏蔽,没有条件,可以考虑输出串小电阻.串联小电阻,不完全是解决相位问题,同时解决容性负载过大时,造成的运放工作异常. 3.放大倍数不宜过大,输出信号过强,输入信号过于弱,则容易耦合. 4.跨阻并联电容,虽然从理

硬件十万个为什么——运放篇(十一)关于单电源运放应用

问:如果输入信号以系统地为参考,必须加电容耦合吗?我实际测试,无论是正,反相输入,运算都不工作. 答:电容耦合是隔离直流分量的,不工作可能是没有静态工作点造成的.交流信号放大电路或音频放大电路中,也可采用电源偏置电路,将静态直流输出电压降为电源电压的一半,基于单电源工作,但输入和输出信号都需要加交流耦合电容. 一般运放以双电源工作时是以((V+)+(V-))/2=0V作为参考电压的,运放工作在中间的线性区.运放若以单电源供电,仍应当将电压参考点设置在((V+)- 0V)/2=(V+)/2处.若是

硬件十万个为什么——运放篇(四)微弱信号放大技巧

如何实现微弱信号放大? 传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路,在这种应用中,一个典型的问题是传感器提供的电流非常低,在这种情况下,如何完成信号放大? 大多数检测固定频率信号(调制信号),可以通过信号的相干性进行检测.但是大多数场景传感器的信号是非调制信号,无法通过相干性进行算法检测. 通过电路设计如何提高信号的信噪比 另有工程师朋友建议,在运放.电容.电阻的选择和布板时,要特别注意选择高阻抗.低噪声运算和低噪声电阻.设计注意事项如下: 要点一.防止干扰: 1)电路设计时注

模电之运放篇

集成运放小解 1,我们首先要去理解虚短.虚断.这是构成运放的始终 ① 虚断:2.3两点之间断路,无电流(多少有点) 虚短:2.3两点电压一样,无压差(多少有点) ②为什么运放会存在虚断.虚短? 我们拿常用的CA3130来讲 这是CA3130的内部电路 芯片内部电路可分3部分 1.左上部分是一个高输入阻抗电流源(2级) 2.左下部分场FET和BJT组成的双极差分放大电路 3.右部分由FET组成的OCL电路(我想这个芯片在使用时,输出端应该加电容^_^) 我们所需要分析的虚断.虚短就简单看下第二部分

运放自激震荡的大杂烩总结

这几天详细看了下运放自激震荡的资料,网上也查看了相关,作了一点总结如下: 1.运放振荡两个条件 1.环路增益大于1(|AF|>1) 2.反馈前后信号的相位差在360度以上,附加相位180以上(由于负反馈接反向端). A(开环增益) = Xo/Xi             F(反馈系数)=Xf/Xo 2. 运放震荡判断方法: 常用的是相位裕度,即20lg|AF|=0时,相位偏移是否超过180   什么是穿越频率? fc     G(S)*H(S)对应的增益为1(即幅值不变)的频率即为穿越频率.换算

【硬件】运放的那些事儿

前言 学习的时候器件总是理想的,工作的时候器件总是现实的,理想和现实的差距,使得应用时总是不能得心应手.想学好运放,先学好三极管. 三极管的发明 三极管的特性曲线 截止区:Ube的电压小于be结导通电压,三极管处于截止区,此时,Ib.Ic几乎为0 放大区:Ube的电压大于be结导通电压,此时Ib的变化,会导致Ic的成一定比例(即:放大倍数β)变化. 饱和区:饱和区的图其实并没有正确解释. 三极管的静态工作点 三极管有三种工作状态:截止.放大.饱和. 当基极的电压Vbe小于三极管be结的导通电压(

Python基础篇(八)

key words:私有变量,类静态变量,生成器,导入Python模块,r查看模块可以使用的函数,查看帮助信息,启动外部程序,集合,堆,时间模块,random模块,shelve模块,文件读取等 >>> class Rectangle: ...     def __init__(self): ...         self.__width = 0 ...         self.__height = 0 ...     def setSize(self,width,height): .

运放压摆率对信号失真度和信噪比的影响

压摆率(SlewRate)是反应运放动态性能的一项参数,压摆率越大说明运放的延迟越小,对阶跃信号的响应也越迅速. 详细的关于压摆率的成因和参数说明,详见TI的一篇文章: http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/amplifiers/f/52/t/21086.aspx 本文着重介绍由于压摆率不够带来的失真及其影响. 信号的压摆率由下式给出 这实际上输入信号的一阶微分,则原始信号可以写成 运放的压摆率最大值为,则运放输出信号的压摆率将位于如