问题:
如上图所示,为SBOA015中的电路。
现在有一个需求,需要对一个直流信号进行12400倍放大,两个运放均采用斩波稳零型运放OPA189。
实际电路设计中R1=1Ω,R2=12.4K,R3=10Ω,R4=12.4K,C=5.7nF。
如此参数下,认为幅频曲线如下图
现在画圈的地方有些不理解:不考虑R1、R2反馈回路时,余下的电路部分幅频增益曲线应该如上图,那么画圈的地方因为一个运放开环主极点和后面运放的零极点原因,画圈部分频段是不是就是正反馈了?
会导致震荡?还是仅影响直流增益?
回答1:
您好,
画圈处频段幅值的斜率是-20dB/Decade,是由R3和C1为IC1B建立的积分器响应从该复合增益中衰减形成的;接下来是-40dB/Decade,是IC1A的第一个开环极点将补偿响应斜率返回到–40dB/Decade。在更高的频率下是-20dB/Decade,由于R4的加入,响应零点提供了斜率减小的区域。
是不是形成正反馈,要看相位变化多少,如果相位变化180°,则形成了正反馈。
判断是不是稳定,是否会导致震荡,要同时看 相位和幅值:看Aolβ=0dB时相移是不是<180°,系统稳定所需的相位裕量≥45°。
追问:
画圈的地方是-40dB/Decade,闭合点写的斜率为-1,为-20dB/Decade。由于运放主极点通常在10hz左右,所以认为两个极点积累的相移会很快达到180度,只不过1/β的闭合区域前有零点补偿,相位会回来一点。
现在问题是画圈的-40dB/Decade区域造成的影响。一般非单位增益稳定运放会在高频端-2的开环速率,因此高增益会解决问题。现在这个在高、低频段均有,高频段不会有影响,环路增益已经小于0dB了,低频段怎么分析。
TI的SBOA015中有一点介绍,不大理解,话说sboa015有中文版的吗?
TI的培训视频+其它材料有没类似开环曲线的?
回答2:
画圈的地方是-20dB/Decade,不是-40dB/Decade,如下图彩色部分所示,红色线是-40dB/Decade,蓝色线是与红色线平行,所以也是-40dB/Decade,2条绿色线平行是-20dB/Decade,与0dB闭合的斜率是-20dB/Decade。
抱歉,我没有找到sboa015对应的中文版。
下面帖子中有 运算放大器稳定性分析(TI合集),是中文版的,您可以下载下来看:
https://e2echina.ti.com/support/amplifiers/f/amplifiers-forum/1046/ti
追问:
哦,这个可能我的描述不是很清楚。
SBOA015中单个运放的开环曲线的主极点画的频率很高,所以有你开始的绿色-20bB/10Decade那段。
我自己计算的把这段没有了。
不过你的最新回复中蓝色的那段是-40dB/Decade,闭合点在fp,只是想不清楚,闭合速度前的蓝色这段对稳定性和DC增益精度的影响。
回答3:
-40db/decade的闭合速度意味着不稳定,因为它意味着在fcl以前有两个极点,而这可能意味着180°的相移。因此,要将闭合速度降至-20db/decade,这样系统才能稳定。上面链接(运算放大器稳定性分析(TI合集))有对稳定性分析的详细讲解,您可以细看以了解其前因后果。
追问:
运放稳定性合集我看过的,虽然后半部分不大理解。
我现在关心的是我能保证-20dB/Decade的闭合速率,前面那段蓝色线条明显相移达到180°并且环路增益很高,虽然不在闭合点,会不会有影响?
如果蓝色在第二段绿色后面,可以证明没影响,因为环路增益小于1了,即使此时相移超过180°。
难道真的只用关心闭合点的闭合速率和相移,前面的一点都不用考虑吗?
回答4:
如果您要用bode图设计一个系统,那么低频段、中频段和高频段都是要关心的,也就是自动控制理论中的三频段理论;如果您仅用bode 图判断一个系统的稳定性,那么您主要关心闭合点的幅值和相移,也就是幅值裕度和相位裕量。