原创 低阻抗!低阻抗!

2008-7-21 11:46 4057 0 6 分类: 模拟

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低阻抗!低阻抗!


 


EDN BBS 模拟版  斑竹 梦红尘


 


俺在EDN BBS上任模拟版的斑竹,有回答网友疑问的职责。某年某月回答了一个模拟电路的问题,是解决一个电路自激振荡的问题。比较有代表性,特写出解决问题的思路,和大家分享。


 


原帖在:


http://bbs.ednchina.com/?url=http%3A//bbs.ednchina.com/ShowTopic.aspx%3Fid%3D29479


 


以下是该帖子的原文,为便于理解,对原文作了一些修改:



我用OPA<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />637A作了一个有耗损的积分电路。(以前在这里问过关于积分电路的问题,再次谢谢当时回帖的各位)调整反馈电容与电阻的搭配本来一切都正常,可当我接入了一个buffer LH0002Ch CLM6321作为同轴电缆驱动的时候电路就出现振荡。


 


后来我发现把反馈电容调小,震荡信号会变小,最终我用了3p的反馈电容总算稳定了下来。可这样就不得不调大与之并联的电阻。这也不是长远之计啊!


 


后来还发现当输入端接入一个电容性的平板天线后这种振荡的情况又会出现。震荡的频率为20MHz30MHz的正弦波(频率不稳定),不知道是什么引起的。


 


电路图如 1


点击看大图


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1


 


我仔细看了一下这个电路,然后我给出了回复



R21U2之间的那个网络上,对地并联一个电阻看看,电阻值分别选50751505101k10k。用示波器看看效果。如果不允许直接接电阻(可能会影响电路的直流工作点),那就在电阻上在串联一个小电容。


 


可能是信号的反射,如果是的话,那我提出的办法,估计就是一个解决的办法


 


2天后,对方回帖,说:按照我的方法,可行。电阻最后选定了50欧姆。并表示感谢。这个时候,我也非常开心。更改后的电路如 2


点击看大图



2


我在BBS中帮助网友解决这个问题,但是我并没有在BBS中说明解决问题的思路,我思维过程是这样的:


l         首先第一个理由,电路进入了不稳定状态。因为振荡的频率和幅度都是不稳定的、不可控的。


l         OPA637A这个运算放大器,看似被连接成为负反馈。但有可能某些特定频率的信号其实是正反馈的。


l         楼主说:“后来我发现把反馈电容调小,震荡信号会变小,最终我用了3p的反馈电容总算稳定了下来”。虽然这个也说明了更改负反馈电容可以解决一些问题,但是由于电路板分布参数的差异,所以不代表这个电路板生产100片、1000片,都可以用3pF的电容来解决问题。也不会因为电路板今天可以因为这个3pF电容稳定下来后,明天还能继续稳定。


l         把负反馈电容减小(楼主还说“可这样就不得不调大与之并联的电阻”),其实是减小了某些高频信号的回授电平。当某些频率的型号在这个电路形成正反馈后,减小这个电容和增大这个电阻,都可以减小正反馈。导致寄生振荡暂时削除。


l         更改了C11R12,对于有用的信号,他的负反馈也少了,同样会导致不稳定。所以我说“不代表这个电路板生产100片、1000片,都可以用3pF的电容来解决问题”。


l         所以更改C11R12,是一种治标不治本的方法。


 


那,为什么我的方法可以解决问题呢?先看看 3,这是运算放大器OPA637A简化后的等效图。不管你愿不愿意承认,以下几点都是客观事实:


l         任何信号它都有一定的信号源内阻,包括有用的信号和没用的噪声信号。


l         任何放大器都有输入端和输出端,输入端有输入阻抗,输出端也有输出阻抗。


l         任何放大器都有本底噪声、任何元器件都有热噪声、电路板也会接收天空的一些电磁波感应出噪声来。这些都是 3中所表述的“噪声信号”


l         由于信号频率、相位、在电路板上的布局、元器件额定参数和分布参数等原因,某些特定的信号在一个负反馈电路中,有可能会成为正反馈。



5ae41f29-59bd-43f9-a6f4-cbf905332010.gif


3


3中的R1,就是新增加的50欧姆电阻。


l         在运算放大器的输出端,同样也有输出阻抗,在 3中用Rx表示。现在假设他的输出阻抗是1 KΩ


l         假设后级放大器的输入阻抗R2=10 KΩ,10K的假定值已经是很低的了,实际上大部分放大器其输入阻抗都大过100K


l         R1没有连接(就是楼主最早的那种状态)。


l         假设放大后的信号有效值是1V


l         Ry是运算放大器输出端一侧的噪声信号的等效信号源阻抗,一般噪声信号源的内阻都很大的。现在假定它等于10KΩ。这个信号可以是前面描述的“放大器本底噪声、元器件热噪声、电磁波感应噪声”,也可以是由于信号反射引起的振铃噪声。


l         在以上条件下,根据电阻分压公式,大家可以粗略计算一下,接入了电阻R1后,无论是反馈到前端的信号还是给后级放大器的信号,其噪声电平都将被大大衰减,而有用信号虽然也同样会被衰减,但是由于其输出阻抗比较低,被衰减的幅度不大。


l         即使电路中还是保留了某些特定频率的正反馈通道,但是只要把正向反馈的幅度控制在不足以引起链式反应的水平,电路就永远自激不起来。


l         当一个电路中没用的噪声信号被控制住了以后,电路自然就趋于稳定。


 


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文章评论6条评论)

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billzhu_345737527 2014-11-7 11:01

好文章,受益匪浅!

astrajen_194914243 2014-10-8 11:00

Good! 就是回授相位的問題。

damihuang_592834942 2009-5-6 14:28

什么呀。不就是一个运放驱动容性负载的问题么,最根本的是要从AOL和反馈系数去考虑,从运放的相位裕量去考虑,怎么扯到噪声发射和放大上去了。根本的原因就是一个小R2的加入使AOL中出现一个零点,抵消了637和负载电容形成的极点带来的附加相移。

zhww3_453664325 2008-8-15 08:30

大家都从根本去考虑问题,难题就少了!赞!

2007lxm_406755612 2008-7-22 22:50

帅,帅呆了!

tiloog 2008-7-21 18:20

分析的不错,顶一个!!就是因为OPA637A的输出噪声在遇到后级高输入阻抗的时候发生了很强的反射,通过反馈电容耦合到输入端,形成链式反映,导致自激。
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