放大器輸出發生振鈴和過衝,究竟是哪出錯了?

2020-11-26 電子工程專輯

此類問題確實令人困惑和沮喪。工程設計是科學，A加B的結果就應該是C。如果您設 計電路已有一段時間，那麼您應當知道，工 程設計也是藝術。E0CEETC-電子工程專輯

這位工程師閱讀過數據手冊。這應該是一個好 的開始，不過令人吃驚的是，許多時候事實不 是這樣。因此，我們開始深入研究問題所在。 我們研究的第一件事是原理圖，首先檢查"普通 嫌疑犯"：放大器噪聲增益、旁路電容、負載和電源電壓。為什麼是這些？E0CEETC-電子工程專輯

噪聲增益決定放大器的穩定性；如果相位裕量很低，那麼輸出可能發生振鈴和過衝。旁路電容將 噪聲排除在放大器之外，並儲存電源引腳處的電荷。當放大器需要一個電流充足的穩定電源時，這特別重要，因為其輸出在快速變化。當輸出在 壓擺時，如果電源電壓發生變化，該變化必定會影響輸出。如果電容或電感太大，或者負載電阻太小，那麼負載可能會造成問題。當電源電壓太大或太小時，某些放大器的性能會降低，因此應 對照數據手冊檢查電源電壓。E0CEETC-電子工程專輯

如果上述方面都沒有問題，您會怎麼辦呢？繼續在其他方面查找故障。接下來看看布局布線。是否存在帶寄生電感的長走線？是否有遠離電源引腳的旁路電容，使得寄生電感與這些電容形成振蕩電路？輸入和輸出引腳下方的接地層爬電效應是否形成寄生電容，導致振鈴和過衝？就上述工程師的問題而言，布局布線看來也沒有問題。E0CEETC-電子工程專輯

那麼，接下來怎麼辦呢？電路如何測試？輸入是否乾淨，端接是否正確？工程師在輸入端觀察到一點振鈴，但不太多。我們知道，垃圾輸入等於 垃圾輸出，所以我們努力淨化輸入。端接正確，因此我們換一個信號發生器，看看它有無問題。新發生器性能更好，但輸入和輸出仍有振鈴。我問工程師，他是否是使用電纜或示波器探頭檢查 信號。他用的是示波器探頭，因此我問他是否有一個接地夾。確實如此，接地夾大約有3英寸長。我猜想問題可能出在這裡，告訴他去掉線夾引線，擰開蓋住探頭頂部的塑料管，使用示波器探頭的金屬內膽拾取信號旁邊的地。他這樣做之後，振鈴便消失。瞧，我的猜想沒錯吧！那麼，到底是怎麼回事呢？E0CEETC-電子工程專輯

接地夾具有串聯電感，探頭具有電容，探頭上的 走線具有寄生電容。電容和電感形成一個振蕩電路，它在電路中快速上升沿的作用下發生振蕩， 導致輸入和輸出發生振鈴和過衝。再告訴您一招：測量之前務必校準示波器探頭，這樣做也能有助於降低峰化。至此便可結案！E0CEETC-電子工程專輯

故障排除是一種系統化地查找問題的方法，但其中也蘊含著藝術。正所謂：踏破鐵鞋無覓處，得來全不費工夫！E0CEETC-電子工程專輯

相關焦點

  • 如何消除放大器輸出端中的振鈴和過衝
    ADI公司的專家John Ardizzoni針對放大器輸出端中有關振鈴和過衝的問題，為您排除技術故障，提出分析與觀點，助您解決實際應用中遇到的難題。
  • 如何確保電流反饋放大器的穩定性?
    由於高增益峰值及其他各種原因，電流反饋（CFB）放大器可能變得不穩定，極端情況下甚至會進入振蕩狀態。放大器不穩定的原因有兩種：反饋電阻值過低以及引入對地的寄生輸入、輸出電容。小電容會導致放大器的頻率響應在高頻時達到峰值，同時高電容值會迫使器件進入自持振蕩，忽略任何輸入信號的激勵。
  • 運算放大器會發生振蕩的原因是什麼
    打開APP 運算放大器會發生振蕩的原因是什麼 衡麗電子 發表於 2020-11-19 16:19:35 一般而言，放大器檢測到一個輸入誤差，試圖降低它的值，將其響應通過反饋網絡送回輸入端，然後對輸入誤差進行矯正，理想情況下，反饋迴路表現為無延遲的阻尼響應。然而實際情況下，放大器做出響應並將其響應通過反饋網絡到輸入端需要一定的時間，當有反饋延遲時，情況就會變得比較糟糕，由於在環路中有延遲，放大器無法立即檢測到其達到最終閾值的進程，進而傾向於對輸入誤差進行過矯正。
  • 老工程師教你如何「馴服」振蕩運算放大器
    鑑於反饋通路中相移（或者稱作延遲）引起的諸多問題，我們一直在追求運算放大器的穩定性。通過上周的討論我們知道，電容性負載穩定性是一個棘手的問題。YY9ednc如果受反饋網絡電阻影響的運算放大器輸入電容（加上一些雜散電容）形成的相移或者延遲過大，則簡易非反相放大器便會不穩定，或者出現大量過衝和振鈴。您可以通過減少該節點的雜散電容來獲得一定的改善，其可以最小化這種連接的電路板線路面積。使用某個特定的運算放大器時，輸入電容（差分電容+共模電容）為固定值—您會受到它的束縛。
  • 應該如何才能處理振蕩運算放大器
    打開APP 應該如何才能處理振蕩運算放大器 發表於 2019-08-25 10:08:33 鑑於反饋通路中相移（或者稱作延遲）引起的諸多問題，我們一直在追求運算放大器的穩定性。
  • 低壓運算放大器通過自舉以實現高壓信號和電源工作的應用
    當內部增益節點和電源軌之間存在電晶體輸出阻抗時，放大器電路會發生增益受限的情況。由於電源被自舉到輸出，所以很少有信號電流流過上述阻抗，而且開環增益的增加量與CMRR的提升量相似。但是，輸出負載仍可能會限制開環增益。　　也許不那麼明顯，但電路整體壓擺率也被自舉提高。通常，它受限於LTC6240內部靜態電流和以電源為基準的補償電容。
  • 自舉低壓運算放大器通過以實現高壓信號和電源工作的應用
    該30 dB值是由Vp和Vm緩衝器的有限增益精度導致的。LTC6240的開環增益也得到類似的提升。當內部增益節點和電源軌之間存在電晶體輸出阻抗時，放大器電路會發生增益受限的情況。由於電源被自舉到輸出，所以很少有信號電流流過上述阻抗，而且開環增益的增加量與CMRR的提升量相似。但是，輸出負載仍可能會限制開環增益。
  • 運算放大器驅動容性負載要考慮的穩定因素
    電容負載經常會產生問題，部分原因是它們會降低輸出帶寬和壓擺率，但主要是因為運算放大器反饋環路中產生的相位滯後會導致不穩定。雖然一些電容負載是不可避免的，但放大器經常受到足夠的電容負載以引起過衝，振鈴甚至振蕩。當必須驅動大容性負載（例如LCD面板或端接不良的同軸電纜）時，問題尤其嚴重 - 但精密低頻和直流應用中也會出現令人不快的意外情況。
  • 如何輕鬆穩定帶感性開環輸出阻抗的運算放大器?
    方程1表明，隨著Aol的減小，Zout增加：Zout = Zo/(1 + Aol*B)  (1)閉環輸出阻抗可以是阻性、感性和雙感性的，這取決於開環輸出阻抗在運算放大器中的設計。對於帶阻性開環輸出阻抗的運算放大器，閉環輸出阻抗是阻性的，並且因Aol的減小而隨頻率增加。當Aol減小時，閉環輸出阻抗變為感性。
  • 容性負載運算放大器的影響
    但是在有些情況下，要求對運算放大器的輸出端的直流電壓進行去耦。例如，當運放被用作基準電壓的倒相或驅動一個動態負載時。在這種情況下，你也許在運放的輸出端直接連接旁路電容。不論哪種情況，容性負載都要對運放的性能有影響。問：容性負載如何影響運放的性能?答：為簡單起見，可將放大器看成一個振蕩器。
  • 用電話機振鈴IC製作音頻理療儀
    整流後比較平滑的直流電壓只要超過啟動電壓(即起振電壓)，振蕩器便開始振蕩，在10Hz的頻率切換控制下5t2Hz和640Hz輸出信號交替，從CS8204的⑧腳輸出，經C4、SWl、R5或R6送到變壓器T1，驅動揚聲器B1發出聲音。由於CS8204的輸出阻抗為1kΩ左右，而揚聲器的阻抗僅8Ω，為使阻抗匹配，輸出變壓器T1的變比應為1300：8。
  • 運算放大器輸出相位反轉和輸入過壓保護分析
    超過輸入共模電壓(CM)範圍時，某些運算放大器會發生輸出電壓相位反轉問題。其原因通常是運算放大器的一個內部級不再具有足夠的偏置電壓而關閉，導致輸出電壓擺動到相反電源軌，直到輸入重新回到共模範圍內為止。圖1所示為電壓跟隨器的輸出相位反轉情況。
  • 互阻放大器的穩定工作及其評估
    將一個運算放大器的輸出通過一個反饋電阻連接到反相輸入，則可得到最簡單的TIA.然而，即使如此簡單的TIA電路也需要在噪聲增益、失調電壓、帶寬和穩定性方面進行仔細權衡。組成的電阻分壓器提供一個偏壓，在沒有光照（只有一個很小的暗電流流過光電二極體）的條件下確保運放的輸出節點電壓高於下限指標，使運算放大器輸出級工作在線性區域。
  • 複合放大器:高精度的高輸出驅動能力
    想像大三角形是黑色的，我們無法看清裡面的東西，那麼同相運算放大器的增益就是1 + R1/R2。揭開大三角形內部的複合配置並沒有改變任何東西，整個電路的增益仍然由R1和R2的比率控制。在這種配置中，人們很容易認為通過R3和R4改變AMP2的增益會影響AMP2的輸出電平，表明複合增益會發生變化，但事實並非如此。
  • 建立FETching分立式放大器的一些提示
    本文討論使用分立元器件設計低噪聲放大器的要求與挑戰，並重點探討了折合到輸入的噪聲以及失調電壓調節。高輸入增益拓撲的限制典型分立式放大器如圖1所示，在高速運算放大器前使用匹配JFET器件實現的差分放大器，提供高輸入阻抗和一定的初始增益。系統噪聲主要由輸入級產生，因此無需使用低噪聲運算放大器。
  • 電流檢測放大器輸入和輸出濾波
    由於多種不同的原因，可能需要在電流檢測放大器(CSA)的輸入或輸出端進行濾波。今天，我們將重點談談在使用真正小的分流電阻（在1 mΩ以下）時，用NCS21xR和NCS199AxR電流檢測放大器實現濾波電路。低於1 mΩ的分流電阻具有並聯電感，在電流檢測線上會引起尖峰瞬態事件，從而使CSA前端過載。
  • 運算放大器輸入與輸出電壓範圍
    輸入與輸出電壓範圍 關於實際運算放大器的容許輸入和輸出電壓範圍，有一些實際的基本問題需要考慮。 任何實際運算放大器輸入和輸出端的工作電壓範圍都是有限的。現代系統設計中，電源電壓在不斷下降，對運算放大器之類的模擬電路而言，3 V至5 V的總電源電壓現在已十分常見。這一數值和過去的電源系統電壓相差甚遠，當時通常為±15 V(共30 V)。 由於電壓降低，必須了解輸入和輸出電壓範圍的限制——尤其是在運算放大器選擇過程中。
  • 運算放大器電壓範圍――輸入和輸出之解疑釋惑
    我們常常會收到一些與電源有關的應用問題，詢問我們運算放大器的輸入和輸出電壓範圍到底有多大。只要電源輸入和輸出電壓在其工作範圍以內，就不會出問題。下面是我們需要考慮的三個重要電壓範圍：1、總電源電壓範圍。它是兩個電源端之間的總電壓。例如，30V 的總電壓範圍為±15V。再如，某個運算放大器的工作電壓範圍可能為 6V 到 36V。在低壓極端條件下，它可能為 ±3V 或者 +6V 。
  • 放大器的輸入阻抗和輸出阻抗是交流電阻還是直流電阻?
    打開APP 放大器的輸入阻抗和輸出阻抗是交流電阻還是直流電阻？ 　　天線的輸入阻抗定義為輸入端電壓和電流之比，隨著天線長度及工作頻率不同而發生變化。其值表徵了天線與發射機或接收機的匹配狀況，體現了輻射波與導行波之間能量轉換的好壞。
  • 乾貨| 教你幾招計算運算放大器帶寬
    互阻抗放大器是一款通用運算放大器，其輸出電壓取決於輸入電流和反饋電阻器：我經常見到圖 1 所示的這款用來放大光電二極體輸出電流的電路。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。