0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

运放OPAX192环路稳定性测试与模型建立

CHANBAEK 来源: 电堂2018 作者: 电堂2018 2023-11-07 15:41 次阅读

1、 主要内容:测试OPAX192运放电路的稳定性及其模型建立

2、 PS:model test——利用数据手册建立运放OPAX192功能模型并进行频域仿真测试

视频:运放OPAX192模型建立与测试76A

图片

运放OPAX192开环增益和相位与频率特性曲线

图片

运放OPAX192开环输出阻抗与频率特性曲线

图片

图片

测试电路及运放模型

图片

交流仿真设置

图片

幅频域相频特性曲线

AMPSIMP——application库中的运放模型,更加实用,建议实际设计时使用!

Ro为运放模型的输出阻抗,实际测试时根据实际电路进行正确设置!

图片

图片

图片

模型及参数设置——建议建立实际模型时重点使用该模型

图片

图片

Laplace与AMPSIMP对比,测试功能模型与物理模型频域特性

(Ro模拟运放输出阻抗)

图片

图片

Laplace与AMPSIMP频率特性一致:第1个极点为1Hz,与设置值fp1一致;

第2个极点由运放输出阻抗Ro和15pF负载电容CL决定—23Meg、28Meg

3、 PS:Large signal step——阶跃响应时域测试

视频:运放OPAX192放大电路大信号测试76B

3.1大信号阶跃响应时域测试:图39

图片

大信号阶跃响应测试电路

图片

大信号阶跃响应测试电路

图片

瞬态仿真设置

图片

大信号阶跃响应输入、输出电压波形

3.2 正阶跃10V稳定时间测试:图40

图片

正阶跃10V稳定时间仿真电路

图片

瞬态仿真设置

图片

正阶跃10V响应输入、输出电压波形

图片

输出与输入差值V(VOUT1)-V(VIN1)

图片

图片

正阶跃10V响应:ABS(V(VOUT1)-V(VIN1))——1.4us之后误差优于1mV

图片

正阶跃10V响应测试波形与数据

图片

图41 稳定时间(5V 正阶跃)

图片

图42 稳定时间(10V 负阶跃)

按照上述仿真电路和方法对图41和图42进行测试(读者自行测试)

4、 PS:Precision reference source——精密参考缓冲(数据手册图69)

视频:精密参考源分析76C

参考:TIDU032c Capacitive Load Drive Solution using anIsolation
Resistor.pdf

输出,并且有充足驱动电流用于瞬态变化。对于图69 中所示的10μF
陶瓷电容器,RISO(一个37.4Ω的隔离电阻)可隔离两个反馈路径以实现最佳稳定性。反馈路径1 通过RF,直接连接到输出VOUT 端。反馈路径2
通过RFx和CF,连接到运算放大器的输出端。所示的对10uF 负载设计的优化稳定性组件能够对VOUT 提供4kHz
的闭环带宽,并且仍然提供89°环路增益相位裕量。任何其他负载电容都需要重新计算稳定性组件:RF、RFx 、CF 和RISO。

图片

图69 精密参考缓冲电路

4.1 开环交流稳定性分析

图片

精密参考源开环频域测试电路

图片

交流仿真设置

图片

Aol与1/Beta测试:闭合速度为20dB/dec——电路稳定工作

图片

图片

图片

环路增益与相位曲线:相位裕度83度;

但在约400Hz时相位只有8度,补偿网络应重新设计(RF1=1k)

图片

图片

图片

环路增益与相位曲线:相位裕度89度;

在约135Hz时相位为22.2度(RF1=20k)

4.2 闭环交流稳定性分析

图片

精密参考源闭环频域测试电路

图片

交流仿真设置

图片

图片

闭环-3dB带宽约为5.6kHz(RF1=1k)

图片

图片

闭环-3dB带宽约为776Hz(RF1=20k)

提高相位裕度以牺牲闭环带宽为代价!

4.3 时域仿真测试:输入参考为2.5V阶跃电压信号

图片

精密参考源时域测试电路

图片

瞬态仿真设置

图片

图片

输入参考与输出电压波形:约2ms之后输出误差优于1mV

5、 PS:TIDU026——利用运放OPAX192实现摆率限制功能

实际设计运放电路时一定要带宽与摆率同时满足,否则输出波形失真增大!

视频:利用运放OPAX192实现摆率限制76D

参考文献:TIDU026 Single Op-Amp Slew Rate Limiter.pdf

5.1 工作原理分析:闭环瞬态测试——SR=I(CF1)/CF1=(VCC/RI1)/CF1=20V/0.1s

图片

工作原理仿真分析电路

图片

瞬态仿真设置

图片

图片

各点测试波形及摆率测试数据:20V/0.1s

5.2 稳定性分析:开环频域测试

图片

稳定性测试电路

图片

图片

RFv=1.6k:闭环速度为20dB/dec,fcl=100kHz;

电路稳定工作,但是在低频20Hz时相位裕度太低,存在隐患

图片

图片

RFv=1.6:闭环速度为40dB/dec,fcl=4.6kHz——电路不能稳定工作

5.3 稳定性分析:时域测试

图片

时域稳定性测试电路

图片

RFv=1.6k时输出正常——电路稳定工作

输入输出电压波形:输入信号阶跃变化时输出与输入一致,电路稳定工作

图片

图片

RFv=1.6时输出振荡——电路不能稳定工作

输入输出电压波形:输入信号阶跃变化时输出发生严重震荡

5.4 稳定性分析:闭环频域测试

图片

闭环频域测试电路

图片

图片

图片

RFv=1.6k时电路稳定工作,-3dB带宽约101kHz

图片

图片

图片

RFv=1.6时电路不能稳定工作;

在4kHz—5kHz之间存在双极点,相位发生180度突变

图片

摆幅与单位增益带宽:测试带宽时应使输出信号摆幅小于限制值!

图片

摆幅与单位增益带宽:测试带宽时应使输出信号摆幅小于限制值!

图片

输入信号为100Hz、0.3V时输入与输出波形一致

图片

输入信号为100Hz、0.3V时输入与输出波形一致

最大摆率:20V/0.1s=200V/s

图片

摆幅与单位增益带宽:测试带宽时应使输出信号摆幅小于限制值!

图片

输入与输出电压波形

图片

6、 PS:GBP test——闭环放大电路增益带宽积测试——GBW=10Meg(图17)

图片

增益带宽积测试电路

图片

交流仿真设置

图片

增益Gain参数设置

图片

输出电压DB(V(VOUT))即闭环增益曲线

图片

Gain=1时-3dB带宽约9.3megHz

图片

Gain=10时-3dB带宽约1.2megHz

图片

Gain=100时-3dB带宽约98.7kHz

图片

图17 闭环增益和相位与频率间特性曲线

7、总结:运放电路频域环路稳定分析与时域测试一致,包括响应时间、超调等等;该运放作为精密参考缓冲电路时负载电容可设置为10uF,此时双反馈补偿网络发挥作用;进行交流放大时,输入信号符合带宽的同时一定要满足摆率限制,否则输出信号发生畸变;实际工作时闭环带宽与稳定域度需要匹配,带宽增加时最小相位降低,存在不稳定隐患!

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 运放电路
    +关注

    关注

    36

    文章

    345

    浏览量

    34582
  • 仿真
    +关注

    关注

    50

    文章

    3914

    浏览量

    132664
  • 模型
    +关注

    关注

    1

    文章

    2968

    浏览量

    48103
  • 环路稳定性
    +关注

    关注

    0

    文章

    21

    浏览量

    7361
  • 开环增益
    +关注

    关注

    0

    文章

    23

    浏览量

    9760
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    全差分运CMFB负反馈环路稳定性分析

    我们都知道,全差分运一般都有共模反馈电路(CMFB),它的目的是稳定对称两点位置的共模电位。CMFB一般也是通过负反馈方式来稳定共模点的,所以和主
    发表于 07-14 16:09 1762次阅读
    全差分运<b class='flag-5'>放</b>CMFB负反馈<b class='flag-5'>环路</b><b class='flag-5'>稳定性</b>分析

    的基本原理和稳定性分析

    今天来看下稳定性吧,这个也是相当重要的,如果不知道如何分析,设计电路难免就会掉到坑里面。
    发表于 07-24 17:17 2885次阅读
    <b class='flag-5'>运</b><b class='flag-5'>放</b>的基本原理和<b class='flag-5'>稳定性</b>分析

    稳定性仿真分析

    上期文章《11-稳定性评估举例》文末提到了,如果我们有放大器的Spice模型,可以借助仿真软件直接仿真电路的
    发表于 10-16 16:21 1086次阅读
    <b class='flag-5'>运</b><b class='flag-5'>放</b>的<b class='flag-5'>稳定性</b>仿真分析

    稳定性的判断原理的补偿原理?

    有反馈的是从输出端到输入端的反馈支路,但是在电路上输入和输出也是通过反馈支路直接电气连接的,为什么不考虑输入经反馈支路到输出端的电路作用? 由反馈之路的数学关系可得知反馈
    发表于 05-06 22:09

    环路增益的稳定性

    由基本反馈电路的电路组成结构,得出闭环传递函数为,电路的开环增益是各个晶体管参数和电容参数的函数,所以也是频率的函数,于是闭环增益就可以写作,反馈电路的稳定性和1环路增益A(w)有关,当环路增益的幅
    发表于 06-18 15:00

    使用SPICE工具检查稳定性

    保护作用。CL用来等效5英尺电缆。该电路的小信号阶跃响应或者方波的响应曲线是检查潜在稳定性问题的最快捷和最简单的方法。图2是仿真电路。值得注意的是电路输入端连接到地,输入测试信号源直接连接到
    发表于 09-21 15:45

    电源环路稳定性评价方法

    返回系统,并在此频率下维持振荡。为避免电源系统出现类似破坏性的不稳定现象,通常情况下,环路控制电路都会采用反馈补偿组件来降低高频端的增益,使得开关电源在预设频率范围内都保持稳定环路
    发表于 11-08 11:28

    OP07为例分析稳定性

    是开关电源控制回路、采样回路、放大回路等电路中的重要元器件。相信大多数工程师都会或多或少地在运的应用中遇到些问题,而的实际应用中首
    发表于 01-12 07:21

    稳定性的标准及测试

    稳定性的标准及测试环路增益稳定性举例
    发表于 04-06 06:30

    开关电源环路稳定性分析(二)

    ,电容,MOS这些器件组成的,假设我们找个简单的,带有环路的模块,先把它搞清楚,再类比学习开关电源的环路稳定性,应该会简单很多。在学过的所有知识点中,我能想到的就是
    发表于 11-22 08:00

    放电路环路稳定性设计 原理分析、仿真计算、样机测试》+理论与实际结合加深理解和实战运用

    加深对放电路的理解,本书很全面的对放电路环路稳定性进行工作原理分析、仿真和实际测试,使读者能够对已有的电路彻底理解,不只是像其他
    发表于 05-22 12:37

    环路稳定性原理与DCDC Buck环路稳定性

    环路稳定性原理与DCDC Buck环路稳定性这个文章是之前写的,但是自己对于这部分理解又忘记了,所以在此发布下,大家都可以看看有哪些问题存在。2019-10-312019马上结束了..
    发表于 11-10 11:05 85次下载
    <b class='flag-5'>环路</b><b class='flag-5'>稳定性</b>原理与DCDC Buck<b class='flag-5'>环路</b><b class='flag-5'>稳定性</b>

    运算放大器的环路稳定性基础知识介绍

    环路稳定性是指在负反馈控制下,的输出是否稳定
    的头像 发表于 04-26 16:39 5219次阅读
    运算放大器的<b class='flag-5'>环路</b><b class='flag-5'>稳定性</b>基础知识介绍

    系统稳定性原理 的频率补偿

    系统稳定性原理 的频率补偿  系统
    的头像 发表于 10-25 11:01 652次阅读

    建立传递函数模型

    主要内容:利用数据手册大信号增益曲线建立其控制模型,进行环路稳定性分析
    的头像 发表于 11-08 18:26 1088次阅读
    <b class='flag-5'>建立</b><b class='flag-5'>运</b><b class='flag-5'>放</b>传递函数<b class='flag-5'>模型</b>