如何纠正运算放大器电压跟随器的不稳定性?


10

我在电路中使用多个单电源运算放大器(OPA4344),并使用其中一个将VCC / 2值作为虚拟地的VCC / 2值提供给其他几个运算放大器的+端。

VCC为+5伏。当我第一次给开发板加电时,我从输出获得2.5v电压,但过一会儿,输出跳升至4.5伏左右并保持在那里,直到我断电并再次打开。

在此处输入图片说明

在这里读到:

由于强大的(即单位增益)反馈和实际运算放大器的某些非理想特性,该反馈系统倾向于具有较差的稳定性裕度。因此,当连接到足够的电容性负载时,系统可能会不稳定。在这些情况下,可以使用滞后补偿网络(例如,通过电阻将负载连接到电压跟随器)来恢复稳定性。

如您所见,我已经在输出端使用了电阻。4344(先前参考)的数据表声称运算放大器是“单位增益稳定的”。

还有其他可能导致不稳定的因素吗?每个输出是否都需要一个单独的电阻(目前,三个运放的+输入与VOUT相连)。


如果仅使用一个运放会怎样?
Leon Heller

我相信我已经尝试过,并且得到了相同的结果,但是今晚将重复该实验。(顺便说一句,我现在在家中有这个特定的设备,现在就在现场。)顺便说一句,我忘了提一下这个电路是放在PCB上,而不是在面包板上。
tcrosley 2011年

也许运算放大器在单位增益上仍然只是抽搐而已,并取决于负载而起作用?您可以尝试LM324之类的基本功能,看看是否有所作为?这些在电压跟随器应用中得到了很多使用。应该也便宜些。
奥林·拉斯罗普

1
包装中的其他3个运算放大器在做什么?如果其中至少有一个人“不开心”,则可能会影响整个程序包(不开心=严重错误,取决于运放)
Jason S

2
我根据您的建议添加了电容器,还更换了芯片。+引线上的电压正确。
tcrosley

Answers:


6

VCC为+5伏。当我第一次给开发板加电时,我从输出获得2.5v电压,但过一会儿,输出跳升至4.5伏左右并保持在那里,直到我断电并再次打开。

起初,我认为这听起来像是在共模输入范围之外进行相位反转的情况(对于OPA344,该范围为-0.1V至(在您的情况下,Vcc-1.5V = 3.5V)。这几天很少见,但有些运维放大器在共模范围之外时会出现增益反转,从而导致有效的闩锁条件;对于具有相位反转的运放,只要您保持在共模范围内,就可以了,但是如果如果在外面流浪,则无法保证它将正常运行。

但是,OPA334数据表说:

OPA334和OPA335系列运算放大器具有单位增益稳定的特性,并且不会发生意外的输出相位反转。他们使用自动调零技术来提供低失调电压,以及随时间和温度的极低漂移。

因此,假设您可以轻松重现此问题,那么到现在为止,我们还有几件事情可以尝试。

  1. 用示波器检查所有运算放大器的引脚电压。确保Vcc和Vss符合您的期望,并检查运算放大器的+引脚是否为您期望的2.5V。

  2. 在运算放大器+和地面之间添加一个电容器(100-1000pF)。无论如何,您都应该这样做,以使分压器节点的阻抗在高频下保持较低,从而不会吸收噪声。如果这解决了问题,则您可能会遇到射频整流(如果是这种情况,我很惊讶,但有可能)。在这种情况下,运算放大器的低频信号呈线性表现,而非线性的则类似于整流器。高频信号,并将交流电变成直流偏置。

  3. 在运算放大器电源之间添加一个旁路电容器。(电源噪声不会产生太大影响,但您永远不会知道)

  4. 用相同型号的另一个替换运算放大器-板上的一个可能会损坏。

如果一切看起来还不错,那么您将有一个笨拙的人。


2

将电阻与您提供的反馈串联。换句话说,将零电阻引线从输出端移至负输入端,然后放置一个低阻值电阻,例如约2.2k。希望它将解决问题。

该电阻与放大器的输入电容一起形成一种补偿,可确保阻止高频振荡。如果降低高频增益,则无法满足Barkhausean准则,因此不会产生振荡。这些振荡的频率很高,最终被运算放大器中的非线性所纠正,并且产生的直流电会产生您所看到的效果。

By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.