標(biāo)題: 低阻抗!你時(shí)刻注意了么? [打印本頁]

作者: jialinx    時(shí)間: 2015-9-13 19:59
標(biāo)題: 低阻抗!你時(shí)刻注意了么?
      
        最近在看一本大神寫的書,EDN博主大道至簡寫的《感悟設(shè)計(jì)》。里面的內(nèi)容不像教科書那樣系統(tǒng),更像經(jīng)驗(yàn)筆記那樣,真實(shí),詳盡,有味道。挑了一篇不錯(cuò)的文章,大家一起學(xué)習(xí)。從中可以學(xué)習(xí)作者解決問題的思路。

俺在EDN BBS上任模擬版的斑竹,有回答網(wǎng)友疑問的職責(zé)。某年某月回答了一個(gè)模擬電路的問題,是解決一個(gè)電路自激振蕩的問題。比較有代表性,特寫出解決問題的思路,和大家分享。

以下是該帖子的原文,為便于理解,對原文作了一些修改:

        
      
      
我用OPA637A作了一個(gè)有耗損的積分電路。(以前在這里問過關(guān)于積分電路的問題,再次謝謝當(dāng)時(shí)回帖的各位)調(diào)整反饋電容與電阻的搭配本來一切都正常,可當(dāng)我接入了一個(gè)buffer LH0002Ch 或 CLM6321作為同軸電纜驅(qū)動(dòng)的時(shí)候電路就出現(xiàn)振蕩。
      
      
后來我發(fā)現(xiàn)把反饋電容調(diào)小,震蕩信號會(huì)變小,最終我用了3p的反饋電容總算穩(wěn)定了下來。可這樣就不得不調(diào)大與之并聯(lián)的電阻。這也不是長遠(yuǎn)之計(jì)啊!
      
      
后來還發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入端接入一個(gè)電容性的平板天線后這種振蕩的情況又會(huì)出現(xiàn)。震蕩的頻率為20MHz到30MHz的正弦波(頻率不穩(wěn)定),不知道是什么引起的。
      
      
電路圖如圖 1
      
      
1

   

我仔細(xì)看了一下這個(gè)電路,然后我給出了回復(fù)

        
      
在R21和U2之間的那個(gè)網(wǎng)絡(luò)上,對地并聯(lián)一個(gè)電阻看看,電阻值分別選50、75、150、510、1k、10k。用示波器看看效果。如果不允許直接接電阻(可能會(huì)影響電路的直流工作點(diǎn)),那就在電阻上在串聯(lián)一個(gè)小電容。
      
      
可能是信號的反射,如果是的話,那我提出的辦法,估計(jì)就是一個(gè)解決的辦法
   

2天后,對方回帖,說:按照我的方法,可行。電阻最后選定了50歐姆。并表示感謝。這個(gè)時(shí)候,我也非常開心。更改后的電路如圖 2:

圖 2

我在BBS中幫助網(wǎng)友解決這個(gè)問題,但是我并沒有在BBS中說明解決問題的思路,我思維過程是這樣的:
l         首先第一個(gè)理由,電路進(jìn)入了不穩(wěn)定狀態(tài)。因?yàn)檎袷幍念l率和幅度都是不穩(wěn)定的、不可控的。
l         OPA637A這個(gè)運(yùn)算放大器,看似被連接成為負(fù)反饋。但有可能某些特定頻率的信號其實(shí)是正反饋的。
l         樓主說:“后來我發(fā)現(xiàn)把反饋電容調(diào)小,震蕩信號會(huì)變小,最終我用了3p的反饋電容總算穩(wěn)定了下來”。雖然這個(gè)也說明了更改負(fù)反饋電容可以解決一些問題,但是由于電路板分布參數(shù)的差異,所以不代表這個(gè)電路板生產(chǎn)100片、1000片,都可以用3pF的電容來解決問題。也不會(huì)因?yàn)殡娐钒褰裉炜梢砸驗(yàn)檫@個(gè)3pF電容穩(wěn)定下來后,明天還能繼續(xù)穩(wěn)定。

l         把負(fù)反饋電容減小(樓主還說“可這樣就不得不調(diào)大與之并聯(lián)的電阻”),其實(shí)是減小了某些高頻信號的回授電平。當(dāng)某些頻率的型號在這個(gè)電路形成正反饋后,減小這個(gè)電容和增大這個(gè)電阻,都可以減小正反饋。導(dǎo)致寄生振蕩暫時(shí)削除。
l         更改了C11和R12,對于有用的信號,他的負(fù)反饋也少了,同樣會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定。所以我說“不代表這個(gè)電路板生產(chǎn)100片、1000片,都可以用3pF的電容來解決問題”。
l         所以更改C11和R12,是一種治標(biāo)不治本的方法。

那,為什么我的方法可以解決問題呢?先看看圖 3,這是運(yùn)算放大器OPA637A簡化后的等效圖。不管你愿不愿意承認(rèn),以下幾點(diǎn)都是客觀事實(shí):
l         任何信號它都有一定的信號源內(nèi)阻,包括有用的信號和沒用的噪聲信號。
l         任何放大器都有輸入端和輸出端,輸入端有輸入阻抗,輸出端也有輸出阻抗。
l         任何放大器都有本底噪聲、任何元器件都有熱噪聲、電路板也會(huì)接收天空的一些電磁波感應(yīng)出噪聲來。這些都是圖 3中所表述的“噪聲信號”
l         由于信號頻率、相位、在電路板上的布局、元器件額定參數(shù)和分布參數(shù)等原因,某些特定的信號在一個(gè)負(fù)反饋電路中,有可能會(huì)成為正反饋。



圖 3
圖 3中的R1,就是新增加的50歐姆電阻。

l         在運(yùn)算放大器的輸出端,同樣也有輸出阻抗,在圖 3中用Rx表示,F(xiàn)在假設(shè)他的輸出阻抗是1 KΩ
l         假設(shè)后級放大器的輸入阻抗R2=10 KΩ,10K的假定值已經(jīng)是很低的了,實(shí)際上大部分放大器其輸入阻抗都大過100K。
l         R1沒有連接(就是樓主最早的那種狀態(tài))。
l         假設(shè)放大后的信號有效值是1V。
l         Ry是運(yùn)算放大器輸出端一側(cè)的噪聲信號的等效信號源阻抗,一般噪聲信號源的內(nèi)阻都很大的,F(xiàn)在假定它等于10KΩ。這個(gè)信號可以是前面描述的“放大器本底噪聲、元器件熱噪聲、電磁波感應(yīng)噪聲”,也可以是由于信號反射引起的振鈴噪聲。
l         在以上條件下,根據(jù)電阻分壓公式,大家可以粗略計(jì)算一下,接入了電阻R1后,無論是反饋到前端的信號還是給后級放大器的信號,其噪聲電平都將被大大衰減,而有用信號雖然也同樣會(huì)被衰減,但是由于其輸出阻抗比較低,被衰減的幅度不大。
l         即使電路中還是保留了某些特定頻率的正反饋通道,但是只要把正向反饋的幅度控制在不足以引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的水平,電路就永遠(yuǎn)自激不起來。
l         當(dāng)一個(gè)電路中沒用的噪聲信號被控制住了以后,電路自然就趨于穩(wěn)定。
   







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