Ten bufor wzmacniacza operacyjnego oscyluje i nie wiem, dlaczego

Obecnie jest to jedyna zmontowana część na płytce drukowanej. Jest to prosty odwracalny obwód buforowy, który powinien znajdować się na wejściu. Wzmacniacz operacyjny (LTC6241HV) jest zasilany +/- 5 V z liniowego zasilacza stołowego. Styki zasilania są omijane za pomocą nasadek 0,1 uF.

Wprowadzam sinusoidę 1KHz i na wyjściu otrzymuję sinusoidę ~ 405KHz nałożoną na sygnał 1KHz. Próbowałem zbudować drugą płytkę drukowaną, ale wyniki są dokładnie takie same.

Jeśli ktoś wie, co może być tego przyczyną, chętnie to usłyszę.

LTC6241HV Arkusz danych

operational-amplifier buffer oscillation

— użytkownik733606
źródło

Wow, 1MEGohm: to niebezpieczne. Spróbuj zmniejszyć R1, R3.

— glen_geek

Najbardziej problematyczny: kondensator C6, który nadaje pętli charakterystykę dolnoprzepustową. W rezultacie dodatkowe przesunięcie fazowe, które zmniejsza margines fazowy - w szczególności ze względu na konfigurację wzmocnienia jedności

— LvW

Jeśli potrzebujesz wysokiego Z, dodaj równolegle niewielki kondensator (nawet kilka pf) w poprzek R1. To powinno pomóc zabić oscylację. Należy jednak pamiętać, że ma to wpływ na odpowiedź wysokiej częstotliwości. Optymalna wartość powinna umożliwić płaską odpowiedź do około 1 MHz.

— glen_geek

Jeśli nie możesz zredukować R3 (przynajmniej do 100k, lepiej, jeśli nawet niżej), możesz przetoczyć R1 kondensatorem, ustawiając np. 100kHz lub mniejszą szerokość pasma. W przeciwnym razie można przetaczać nieodwracający sygnał wejściowy do ziemi, powiedzmy 100kohm lub mniej, zmniejszając wzmocnienie pętli.

— carloc,

Czy ktoś zapytał o pojemność obciążenia dla tego problemu? Z każdym kablem będziesz xx pF / m, a arkusz danych określa serię R względem obciążenia pF ze względów stabilności. Dlaczego wybrałeś to urządzenie na zysk -1? Jakie jest obciążenie pF?

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,

Odpowiedzi:

Dostawcy układów scalonych chętnie unikają typowych błędów projektowych, co pokazują przykłady zastosowań w ich kartach danych. Ten problem został rozwiązany przez Linear Technology w arkuszu danych dla LTC6241. Dotyczy to także wielu innych opamps:

Dobre parametry szumowe tych wzmacniaczy operacyjnych można przypisać dużym urządzeniom wejściowym w parze różnicowej. Powyżej kilkuset kiloherców pojemność wejściowa rośnie i może powodować problemy ze stabilnością wzmacniacza, jeśli nie zostanie zaznaczona. Kiedy sprzężenie zwrotne wokół wzmacniacza operacyjnego jest rezystancyjne (RF), z RF powstanie biegun, rezystancja źródła, pojemność źródła (RS, CS) i pojemność wejściowa wzmacniacza. W konfiguracjach o niskim wzmocnieniu i przy RF i RS nawet w zakresie kiloomów (ryc. 4) biegun ten może powodować nadmierne przesunięcie fazowe i możliwe oscylacje. Mały kondensator CF równolegle z RF eliminuje ten problem.

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

— glen_geek
źródło

Jak zasugerował glen_geek , dodałem czapkę 15pF na R1. Na częstotliwości oscylacji (~ 400 kHz) ma to efektywną impedancję nieco ponad 25KOhm. Równolegle z 1MOhm R1 liczba ta pozostaje prawie niezmieniona. Przy tej częstotliwości zysk wynosi około -0,025 tak wysokiej częstotliwości. zostać odfiltrowanym. Wyjście jest teraz odwróconą falą sinusoidalną, zgodnie z oczekiwaniami. Dziękujemy wszystkim za Twój wkład!

— user733606,

Przy tej częstotliwości zysk wynosi około 0,025 tak wysokiej częstotliwości. zostać odfiltrowanym. Czy możesz wyjaśnić, co masz na myśli? Myślałem, że zysk tego wzmacniacza operacyjnego to (-1). Jak doszło do 0,025 i dlaczego wpływa na to częstotliwość?

— Eran

@Eran przy 400 Khz trzon 15pF ma impedancję około 26,5 Khm, a R1 prawie nie zmienia tej liczby, więc wzmocnienie, jakie ma wzmacniacz operacyjny przy tej częstotliwości. wynosi -26,5 K / 1 M = -0,0265, co oznacza tłumienie przy tej wyższej częstotliwości. Porównuje się to do wzmocnienia przy niższej częstotliwości. powiedzmy 5KHz, gdzie czapka ma znacznie wyższą impedancję, więc wzmocnienie opampa jest bliższe -1. Jest to typowe zachowanie filtra dolnoprzepustowego.

— user733606,

Dobrze! Mimo że tak napisałeś, nie myślałem o impedancji kondensatora i rezystora równolegle zmieniającej całkowite wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego - myślałem, że wzmocnienie było nadal (-1), ponieważ istnieją dwa oporniki 1M. Dzięki!

— Eran

+1 Jedna z części wejściowych CMOS, z których często korzystałem, ma interfejs, który składa się z kilku równoległych tranzystorów MOSFET, rozmieszczonych w tablicy XY z połową tranzystorów dla każdego wejścia. W ten sposób zminimalizowane są różnice w waflu, a Vos jest zminimalizowane. Ani to, ani konsekwencje (wysoka pojemność wejściowa) nie zostały ujawnione w arkuszu danych, mimo że są one nakierowane na zastosowania małej mocy, w których często występują rezystory sprzężenia zwrotnego o wysokiej wartości. Więc może TI nie jest tak bystry jak LTC.

— Spehro Pefhany

Do zrównoważenia obwodu potrzebny jest szeregowy opornik 499K z wejściem (+), styk 3, wejście. Spowoduje to anulowanie dowolnego przesunięcia i możliwe rozwiązanie problemu z oscylacją.

— Dan_LXI
źródło