運算放大器頻率補償/內部補償解析

2020-11-21 電子發燒友

運算放大器頻率補償/內部補償解析

EEtoday 發表於 2020-11-19 17:43:35

運算放大器應與外部網絡結合使用，以提供負反饋。當信號在反饋環路周圍傳播時，首先通過運算放大器然後通過反饋網絡傳播，它會經歷一系列延遲，這往往會危及電路的穩定性。

實際上，如果這些延遲的累積效應導致180°的相位滯後，則反饋從負變為正；此外，如果具有正反饋，則環路周圍的總增益超過1，則信號將以再生方式累積並導致不穩定。為了防止這種情況發生，有必要對運算放大器或反饋網絡或兩者的動態變化進行適當的改變，這些改變通常被稱為頻率補償。本文將討論運算放大器頻率補償及其在電路穩定性中的重要性。

運算放大器頻率補償

目前大多數運算放大器都通過合適的片上元件進行內部補償。通常，補償旨在用於閉環增益，一直到電壓跟隨器操作的單位增益。運算放大器的一個子類過來補償大於單位值的閉環增益，例如10V/V。它們被稱為失代償運算放大器，它們提供的動態速度比補償單位增益快。

如果反饋網絡包含無功元件，無論是有意還是寄生，則電路的穩定性可能受損，在這種情況下，用戶有責任適當地修改反饋網絡的動態特性，以便確保所需的穩定。電容負載、雜散輸入電容和複合放大器提供了常見的失穩情況示例，後者的特徵在於反饋網絡本身包括另一個運算放大器。

運算放大器的內部補償

即使用戶無法控制內部補償，但對於更有效地運用運算放大器，必須對內部補償有一個基本的了解。許多運算放大器包括：

（1）提供差分增益的輸入級。

（2）提供額外增益的中間級以及。

（3）提供功率驅動的輸出級。

每個階段的信號路徑上的電晶體和節點的雜散電容會產生延遲，我們將它們集中在一起並與低通RC網絡建模，如圖1所示。（為簡單起見，我們將忽略輸出的延遲階段因為它通常要快得多；在不需要電源驅動的片上系統中，這個階段通常會被完全省略。）

圖1.運算放大器的近似AC模型。

我們希望研究運算放大器的總增益a=Vo/Vd，也稱為開環增益。在直流電中，所有電容器都用作開路，增益a接受該值。

公式1

在交流操作中，電路呈現兩極頻率。

公式2

現在來看看PSpice在反饋操作中觀察這個放大器。與圖2中的元件值，等式（1）和（2）得出a0=400×250=105V/V=100db，ƒ1=6.366kHz和ƒ2=254.6kHz。

圖2.用於繪製由R4確定的20dB步進的閉環增益的PSpice電路。

在輸出節點和反相輸入節點之間連接分壓器R3—R4，建立負反饋操作，反饋因子β為

公式3

並將電路配置為非反相放大器，其閉環增益Vo/Vi理想的為

公式4

將R4通過0、9kΩ、99kΩ、999kΩ和9999kΩ的值，得到圖3的閉環圖（為方便起見，圖中還顯示了開環增益a的圖）。


責任編輯人：CC

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 如何使用並聯電容來實現運算放大器的頻率補償
    打開APP 如何使用並聯電容來實現運算放大器的頻率補償 EEtoday 發表於 2020-11-19 17:56:58 在最近關於運算放大器頻率補償的文章中，我們討論了頻率補償的概念是什麼以及如何評估示例電路的穩定性。
  • 考量運算放大器在Type-2補償器中的動態響應(二)
    運算放大器中的兩個極點為了穩定運行，運放設計人員實施所謂的極點補償，包括在低頻放置一個極點，使放置第二高頻極點前在頻率fc處的增益下降到1（0dB），通常在2fc.。
  • 運算放大器驅動容性負載要考慮的穩定因素
    運算放大器驅動容性負載的能力受到以下幾個因素的影響： 放大器的內部架構（例如，輸出阻抗，增益和相位裕度，內部補償電路） 負載阻抗的性質 反饋電路的衰減和相移，包括輸出的影響負載，輸入阻抗和雜散電容。
  • 比較器和運算放大器有什麼區別
    比較器和運算放大器是模擬電路設計中經常使用的電路，常用於模擬IC的基本電路中，例如：電流鏡電路、恆流電路和運算放大器電路。 　　那麼區別是什麼呢？ 　　答案是： 　　（1）比較器用於開環控制。 　　（2）運算放大器基本上用於反饋控制。 　　這就是比較器和運算放大器之間的差異。 　　對於運算放大器，基本上使用反饋。因此，考慮到穩定的操作，通常兩級放大+相位補償是基本的。這是因為每個放大階段的相位通常約為90°，第二階段的相位通常為180°。
  • 這些運算放大器知識你注意到了嗎
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/261926.htm　　第一、偏置電流如何補償　　對於我們常用的反相運算放大器，其典型電路如下：　　善於思考的工程師都會想到，當為同相放大器的時候，其原理又是什麼呢?
  • 運算放大器的有限增益帶寬積對active-RC濾波器Q值的影響及其補償...
    摘要：文章從數學上分析了運算放大器的有限增益帶寬積對active-RC濾波器Q值的影響，得出了濾波器Q值升高的結論，並且研究了濾波器Q值升高的補償方法。
  • 低頻小信號放大電路(一):用於低噪聲OP放大器的RIAA補償放大器
    為了放大拾音線圈感應的微弱信號，RIAA補償放大器必須充分考慮噪聲問題。本電路在低噪聲OP放大器的反饋迴路中連接了CR串聯電路，對信號進行補償、放大。電路工作原理：普通拾音線圈為MM式（磁動式），為了以50歐姆左右接受信號，應在高頻段降低阻抗，所以在輸入端並聯150PF電容。容。
  • 集成運算放大器的特點是什麼
    什麼是集成運算放大器 　　集成運算放大器（Integrated Operational Amplifier）簡稱集成運放，是由多級直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路。 　　集成運算放大器的組成及功能 　　集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數的直接耦合放大器，主要由輸入、中間、輸出三部分組成。輸入部分是差動放大電路，有同相和反相兩個輸入端；前者的電壓變化和輸出端的電壓變化方向一致，後者則相反。中間部分提供高電壓放大倍數，經輸出部分傳到負載。它的引出端子和功能如圖所示。
  • LM158和LM258與LM358及LM2904低功率雙運算放大器的數據手冊免費下載
    LM158系列由兩個獨立、高增益、內部頻率補償的運算放大器組成，專門設計用於在各種電壓範圍內從單電源操作。也可以使用分體式電源進行操作，低功耗電流消耗與電源電壓大小無關。 　　應用領域包括傳感器放大器、直流增益鎖和所有傳統的運放電路，現在可以更容易地在單電源系統中實現。
  • 集成運算放大器的主要參數有哪些
    ： 　　（1）輸入失調電壓UOS 　　在運算放大器兩輸入端外加一直流補償電壓，使放大器輸出端為零電位，此外加補償電壓即為輸入失調電壓UOS。 　　（3）輸入偏置電流IB 　　運算放大器在失調補償後，使放大器輸出為零時，兩輸入端所需偏置電流的平均值即為輸入偏置電流IB。 　　（4）輸入失調電流IOS 　　輸入信號為零時，放大器兩個輸入端偏置電流之差即為輸入失調電流IOS。
  • LM2904 運算放大器,單電源,雙通道
    產品信息利用四運放完善的電路設計，這款雙通道運算放大器具有低功耗，共模輸入電壓範圍可擴展至地/ VEE，以及單個運算放大器供應或分離供應操作。 LM358系列相當於LM324的一半。與單電源應用中的標準運算放大器類型相比，這些放大器具有幾個明顯優它們可以在低至3.0 V或高達32 V的電源電壓下工作，靜態電流約為MC1741的五分之一（基於每個放大器）。共模輸入範圍包括負電源，從而在許多應用中消除了外部偏置元件的必要性。輸出電壓範圍還包括負電源電壓。
  • 通過運算放大器真的能實現ppm精度嗎?
    許多運算放大器的某些誤差在ppm量級，但沒有個運算放大器的所有誤差都達到了ppm量級。例如，斬波放大器可提供ppm級的失調電壓、直流線性度和低頻噪聲，但它們的輸入偏置電流和頻率線性度存在問題。雙極性放大器具有低寬帶噪聲和良好的線性度，但其輸入電流仍可能導致內部電路誤差（對於內部電路，我們將使用「應用」一詞）。MOS放大器具有出色的偏置電流，但通常在低頻噪聲和線性度領域存在缺陷。
  • LM358S 運算放大器,通用,單電源
    產品信息利用四路運算放大器完善的電路設計，這些雙運算放大器具有低功耗，共模輸入電壓範圍可擴展至地/ VEE，以及單電源或分開供應業務。 LM358S和LM2904S分別是LM324S和LM2902S的一半。
  • 運算放大器工作原理及誤差分析
    為了便於初學者選用，本文對集成模擬運算放大器採用工藝分類法和功能/性能分類分類法等兩種分類方法，便於讀者理解，可能與通常的分類方法有所不同。1．1．根據製造工藝分類 根據製造工藝，目前在使用中的集成模擬運算放大器可以分為標準矽工藝運算放大器、在標準矽工藝中加入了結型場效應管工藝的運算放大器、在標準矽工藝中加入了MOS工藝的運算放大器。
  • 淺析SOP8封裝LM358運算放大器的測試
    引言 　　目前在國內長電科技、天水華天等幾家知名的封裝測試廠家都能進行運算放大器的測試，且比較成熟。我們可以通過引進相關技術，消化吸收，實現在現有SOP8的測試分選設備上開發出運算放大器的測試能力，以開拓市場空間。
  • 運算放大器可以替代比較器嗎?
    一般而言，當您只需要一個簡單的比較器，並且您在四運算放大器封裝中還有一個「多餘」運算放大器時，這種做法是可行的。穩定運算放大器運行所需的相位補償意味著把運算放大器用作比較器時其速度會非常的低，但是如果對速度要求不高，則運算放大器可以滿足需求。偶爾會有人問到我們運算放大器的這種使用方法。這種方法有時有效，有時卻不如人們預期的那樣效果好。為什麼會出現這種情況呢?
  • 音頻放大器電路圖大全(LM317/TDA7052/運算放大器電路圖詳解)
    頻放大器是在產生聲音的輸出元件上重建輸入的音頻信號的設備，其重建的信號音量和功率級都要理想——如實、有效且失真低。音頻範圍為約20Hz～20kHz，因此放大器在此範圍內必須有良好的頻率響應（驅動頻帶受限的揚聲器時要小一些，如低音喇叭或高音喇叭）。
  • 運算放大器,噪聲增益和信號增益有什麼不同?
    簡單回顧運算放大器理論，可以看到有兩種類型的增益與運算放大器有關：信號增益和噪聲增益。信號增益取決於放大器配置。採用同相運算放大器配置時，增益計算公式為G = (RF /RG) + 1;採用反相配置時，增益為G = –RF/RG。
  • 如何計算運算放大器帶寬?這幾個方法交給你
    幾乎所有互阻抗放大器電路都需要一個與反饋電阻器並聯的反饋電容器 (CF)，用以補償放大器反相節點的寄生電容，進而保持穩定性。 鑑於這種考慮，最好先確定電路中允許的最大反饋電容器，然後選擇一個具有足夠增益帶寬積 (GBW) 的運算放大器，以便能與該反饋電容器穩定工作。 下面是為互阻抗放大器確定所需運算放大器帶寬的簡易方法的步驟。
  • 解析如何正確地選擇運算放大器
    行動電話主板包括不同的元件，如運算放大器、音頻放大器及前置放大器、數據轉換器和ASIC等。選擇運算放大器之前，設計師必須考慮封裝選項，以及更小的封裝是否會使性能降低。儘管在便攜產品領域小型封裝很受歡迎，但小型封裝可能會給設計師帶來麻煩和問題。採用塑料封裝形式的運算放大器，譬如SC70，往往不能達到與SOIC或MSOP封裝對應產品相同的性能。