運算放大電路振鈴產生的原因及解決方法
發布時間:2022-11-11 責任編輯:lina
【導讀】振(zhen)鈴(ling)是(shi)怎(zen)麼(me)產(chan)生(sheng)的(de),知(zhi)道(dao)了(le)這(zhe)點(dian)我(wo)們(men)就(jiu)知(zhi)道(dao)采(cai)取(qu)什(shen)麼(me)措(cuo)施(shi)來(lai)避(bi)免(mian)運(yun)放(fang)電(dian)路(lu)的(de)振(zhen)鈴(ling)的(de)產(chan)生(sheng)。我(wo)們(men)先(xian)來(lai)看(kan)一(yi)個(ge)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)的(de)例(li)子(zi),如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi):為一個同相比例放大電路,信號源頻率為10K,幅值1V的方波。運放采用雙電源供電。
xiangbidajiadouxueguoyunsuanfangdadianlu,ranerdianlucanshushaoweichulibuhaobianhuidaozhinishejideyunsuandianluxiaoguodadazhekou。zhenlingzaiyunsuanfangdadianluzhongshijingchangchuxiandewenti,yinweicanshudewentihuozhePCB板ban硬ying件jian本ben身shen的de問wen題ti,往wang往wang導dao致zhi你ni設she計ji的de放fang大da電dian路lu不bu放fang大da反fan而er振zhen蕩dang,振zhen蕩dang電dian路lu不bu振zhen蕩dang反fan而er放fang大da,大da學xue的de時shi候hou實shi驗yan室shi老lao師shi就jiu是shi這zhe麼me嘲chao笑xiao我wo們men的de,哈ha哈ha。
gangxiaban,huijiayemeishenmeshier,suoxingjiujiahuierban,xiegeboke,fenxiangzijizaizhefangmiandelijie,tongshineyezuoweizijideyingjianxuexibijiba,wojintianfenxiangdejiushiyunfangdianluzhenlingchanshengdeyuanyin,yijijiejuebanfa。xiamianwomenkaishiba。
振鈴產生的原因
振(zhen)鈴(ling)是(shi)怎(zen)麼(me)產(chan)生(sheng)的(de),知(zhi)道(dao)了(le)這(zhe)點(dian)我(wo)們(men)就(jiu)知(zhi)道(dao)采(cai)取(qu)什(shen)麼(me)措(cuo)施(shi)來(lai)避(bi)免(mian)運(yun)放(fang)電(dian)路(lu)的(de)振(zhen)鈴(ling)的(de)產(chan)生(sheng)。我(wo)們(men)先(xian)來(lai)看(kan)一(yi)個(ge)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)的(de)例(li)子(zi),如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi):為一個同相比例放大電路,信號源頻率為10K,幅值1V的方波。運放采用雙電源供電。
上圖所示的參數下,其輸出波形如下圖所示,輸出波形還算理想,幅值為2V,符(fu)合(he)設(she)計(ji)所(suo)想(xiang)。但(dan)是(shi)你(ni)要(yao)明(ming)白(bai)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)的(de)仿(fang)真(zhen)結(jie)論(lun)實(shi)在(zai)器(qi)件(jian)理(li)想(xiang)化(hua)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)建(jian)立(li)的(de),所(suo)以(yi)此(ci)處(chu)的(de)運(yun)放(fang)也(ye)是(shi)理(li)想(xiang)運(yun)放(fang),不(bu)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)電(dian)容(rong)電(dian)阻(zu)等(deng),所(suo)以(yi)仿(fang)真(zhen)結(jie)果(guo)趨(qu)於(yu)理(li)想(xiang)化(hua)。當(dang)器(qi)件(jian)焊(han)接(jie)到(dao)PCB板上以後,PCB板ban的de各ge種zhong寄ji生sheng參can數shu都dou會hui影ying響xiang運yun放fang的de外wai圍wei參can數shu,同tong時shi現xian實shi中zhong使shi用yong的de運yun放fang也ye不bu是shi理li想xiang化hua的de,這zhe連lian兩liang個ge因yin素su使shi運yun放fang往wang往wang不bu以yi我wo們men所suo期qi待dai的de方fang式shi運yun行xing。我wo們men今jin天tian要yao講jiang的de運yun放fang電dian路lu的de振zhen鈴ling,就jiu是shi從congPCB板的寄生參數出發去分析它產生的原因。
運yun放fang振zhen鈴ling產chan的de原yuan因yin就jiu是shi由you於yu反fan向xiang輸shu入ru端duan的de寄ji生sheng電dian容rong與yu反fan饋kui電dian阻zu構gou成cheng了le一yi個ge低di通tong濾lv波bo器qi,大da家jia知zhi道dao低di通tong濾lv波bo器qi會hui導dao致zhi相xiang位wei滯zhi後hou。而er運yun算suan放fang大da器qi呢ne,又you是shi一yi個ge無wu腦nao的de東dong西xi,它ta不bu知zhi道dao人ren們men把ba它ta接jie成cheng了le什shen麼me樣yang子zi,它ta隻zhi知zhi道dao吧ba同tong相xiang端duan與yu反fan相xiang端duan的de電dian壓ya差cha值zhi放fang大da無wu窮qiong大da倍bei,然ran而er放fang大da倍bei數shu又you不bu可ke能neng無wu窮qiong大da,這zhe就jiu得de益yi於yu輸shu出chu端duan的de反fan饋kui回hui路lu。當dang輸shu出chu電dian壓ya過guo大da時shi,反fan饋kui到dao反fan相xiang端duan的de電dian壓ya也ye會hui變bian大da,進jin而er輸shu出chu端duan電dian壓ya減jian小xiao,當dang輸shu出chu端duan電dian壓ya過guo小xiao時shi,反fan饋kui到dao反fan相xiang端duan的de電dian壓ya就jiu變bian小xiao,進jin而er使shi輸shu出chu端duan的de電dian壓ya增zeng大da,這zhe樣yang的de一yi個ge過guo程cheng如ru此ci往wang複fu形xing成cheng一yi個ge動dong態tai平ping衡heng,保bao持chi輸shu出chu端duan電dian壓ya穩wen定ding。
但是當反饋回路出現了延遲,會出現什麼情況呢?那(na)就(jiu)是(shi)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)已(yi)經(jing)到(dao)達(da)預(yu)定(ding)電(dian)壓(ya)值(zhi)了(le),可(ke)是(shi)由(you)於(yu)反(fan)饋(kui)回(hui)路(lu)上(shang)的(de)延(yan)遲(chi),運(yun)放(fang)認(ren)為(wei)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)還(hai)沒(mei)增(zeng)加(jia)到(dao)達(da)預(yu)定(ding)電(dian)壓(ya),還(hai)在(zai)繼(ji)續(xu)增(zeng)大(da)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),當(dang)運(yun)放(fang)反(fan)應(ying)過(guo)來(lai)之(zhi)後(hou)又(you)發(fa)現(xian)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)過(guo)大(da),又(you)開(kai)始(shi)減(jian)小(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),當(dang)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)已(yi)經(jing)減(jian)小(xiao)到(dao)達(da)預(yu)定(ding)電(dian)壓(ya)值(zhi)了(le),同(tong)樣(yang)由(you)於(yu)延(yan)遲(chi)的(de)存(cun)在(zai),運(yun)放(fang)認(ren)為(wei)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)還(hai)沒(mei)減(jian)小(xiao)到(dao)預(yu)定(ding)電(dian)壓(ya),當(dang)運(yun)放(fang)反(fan)應(ying)過(guo)來(lai)時(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)又(you)低(di)於(yu)預(yu)定(ding)電(dian)壓(ya)了(le),然(ran)後(hou)又(you)開(kai)始(shi)增(zeng)大(da)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。循(xun)環(huan)往(wang)複(fu),這(zhe)就(jiu)產(chan)生(sheng)了(le)振(zhen)鈴(ling)。這(zhe)一(yi)節(jie)我(wo)們(men)講(jiang)了(le)振(zhen)鈴(ling)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin),下(xia)一(yi)節(jie)我(wo)們(men)就(jiu)來(lai)看(kan)看(kan)振(zhen)鈴(ling)到(dao)底(di)是(shi)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)。
見識振鈴
上麵我們說了振鈴產生的原因,下麵我們就人為製造一個振鈴產生的條件:在反向輸入端並一個電容到地,讓其與反饋電阻構成一個低通濾波器的延遲環節。如下圖所示:紅色圈住的部分為人為加入的反相端寄生電容10nF,其他參數不變。
參數設置完畢,我們來看下輸出波形,如下圖所示:
看不清楚?我們在來個特寫:振鈴就是這樣的,跟我們剛才分析的一樣。
產生振鈴的其他原因
上麵我們說到了產生振鈴的原因是反相輸入端的寄生電容,除了這個原因還有其他什麼原因會導致振鈴的產生呢?有的,
1、當dang你ni在zai使shi用yong示shi波bo器qi測ce量liang波bo形xing的de時shi候hou,由you於yu示shi波bo器qi探tan頭tou也ye存cun在zai寄ji生sheng電dian容rong,這zhe個ge電dian容rong與yu運yun放fang的de輸shu出chu電dian阻zu也ye構gou成cheng了le低di通tong濾lv波bo的de延yan遲chi環huan節jie,同tong樣yang的de也ye會hui造zao成cheng振zhen鈴ling現xian象xiang,我wo們men來lai看kan圖tu:
來看看這種情況下的輸出波形,不出意外的,也出現了振鈴:
怎zen麼me解jie決jue示shi波bo器qi探tan頭tou的de寄ji生sheng電dian容rong的de問wen題ti呢ne,總zong不bu能neng不bu用yong吧ba,當dang然ran不bu是shi,有you錢qian的de話hua可ke以yi買mai些xie有you源yuan探tan頭tou呀ya,隻zhi不bu過guo有you點dian貴gui。不bu買mai也ye行xing,就jiu教jiao你ni一yi個ge方fang法fa,在zai是shi示shi波bo器qi探tan頭tou上shang串chuan一yi個ge電dian阻zu,破po壞huai掉diao低di通tong濾lv波bo器qi的de形xing成cheng環huan境jing,因yin為wei是shi示shi波bo器qi的de探tan頭tou阻zu抗kang很hen大da,串chuan一yi個ge電dian阻zu進jin去qu,對dui測ce量liang結jie果guo基ji本ben沒mei影ying響xiang,好hao了le不bu多duo說shuo,上shang圖tu:
再(zai)來(lai)看(kan)看(kan)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing),振(zhen)鈴(ling)現(xian)象(xiang)是(shi)不(bu)是(shi)明(ming)顯(xian)改(gai)善(shan)了(le)呀(ya),想(xiang)要(yao)盡(jin)量(liang)改(gai)善(shan)振(zhen)鈴(ling)甚(shen)至(zhi)避(bi)免(mian)振(zhen)鈴(ling)現(xian)象(xiang)就(jiu)要(yao)合(he)理(li)的(de)設(she)置(zhi)參(can)數(shu),這(zhe)裏(li)就(jiu)不(bu)一(yi)點(dian)一(yi)點(dian)修(xiu)改(gai)參(can)數(shu)了(le),隻(zhi)指(zhi)明(ming)一(yi)個(ge)方(fang)向(xiang),具(ju)體(ti)電(dian)路(lu)具(ju)體(ti)分(fen)析(xi)。
2、運放本身的容性負載,也會導致振鈴的產生,其具體解決方法同1,這裏就不做過多的分析解釋。
PCB板上運放的反相輸入端不要覆銅
為什麼呢? 就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)前(qian)麵(mian)說(shuo)的(de),反(fan)相(xiang)輸(shu)入(ru)端(duan)如(ru)果(guo)覆(fu)銅(tong)的(de)話(hua)會(hui)導(dao)致(zhi)反(fan)相(xiang)輸(shu)入(ru)端(duan)存(cun)在(zai)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong),這(zhe)也(ye)是(shi)振(zhen)鈴(ling)產(chan)生(sheng)的(de)重(zhong)要(yao)原(yuan)因(yin)。而(er)同(tong)相(xiang)輸(shu)入(ru)端(duan)則(ze)可(ke)以(yi)覆(fu)銅(tong),因(yin)為(wei)同(tong)相(xiang)端(duan)即(ji)使(shi)存(cun)在(zai)延(yan)遲(chi)也(ye)不(bu)會(hui)導(dao)致(zhi)振(zhen)鈴(ling)產(chan)生(sheng)。
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