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[導讀]在一些情況下,全差分電壓反饋型放大器的穩(wěn)定性似乎受反饋電阻值很大影響—RF/RG比始終正確,這到底是因為什么呢?信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和

在一些情況下,全差分電壓反饋型放大器的穩(wěn)定性似乎受反饋電阻值很大影響—RF/RG比始終正確,這到底是因為什么呢?

信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和全差分放大器,反饋和增益電阻之比RF/RG決定增益。一定比率設定后,下一步是選擇RF或RG的值。RF的選擇可能影響放大器的穩(wěn)定性。

放大器的內部輸入電容可在數據手冊規(guī)格表中找到,其與RF交互以形成傳遞函數的中的一個極點。如果RF極大,此極點將影響穩(wěn)定性。如果極點發(fā)生的頻率遠高于交越頻率,則不會影響穩(wěn)定性。不過,如果通過f = 1/(2πRFCin,amp)確定的極點位置出現(xiàn)在交越頻率附近,相位裕量將減小,可能導致不穩(wěn)定。

圖1的示例顯示小信號閉環(huán)增益與ADA4807-1電壓反饋型放大器頻率響應的實驗室結果,采用同相增益為2的配置,反饋電阻為499 Ω、1 kΩ和10 kΩ。數據手冊建議RF值為499 Ω。

小信號頻率響應中的峰化程度表示不穩(wěn)定性。RF從499 Ω增加至1 kΩ可稍微增加峰化。這意味著RF為1 kΩ的放大器具有充足的相位裕量,且較穩(wěn)定。RF為10 kΩ時則不同。高等級的峰化意味著不穩(wěn)定性(振蕩),因此不建議。

 

 

圖1. 使用不同反饋電阻的實驗室結果。VS = ±5 V,VOUT = 40 mV p-p,RLOAD = 1 kΩ,RF值為499 Ω、1 kΩ和10 kΩ。

 

 

圖2. 使用ADA4807 SPICE模型的模擬結果。VS = ±5 V,G = 2且RLOAD = 1 kΩ,RF值為499 Ω、1 kΩ和10 kΩ。

 

 

圖3. 使用ADA4807 SPICE模型的脈沖響應模擬結果。VS = ±5 V,G = 2且RLOAD = 1 kΩ,RF值為499 Ω、1 kΩ和10 kΩ

 

 

圖4. 3.3 pF反饋電容CF的脈沖響應模擬結果。VS = ±5 V,G = 2,RF = 10 kΩ且RLOAD = 1 kΩ

在實驗室中驗證電路不是檢驗潛在不穩(wěn)定性的強制步驟。圖3顯示使用SPICE模型的模擬結果,采用相同的RF值499 Ω、1 kΩ和10 kΩ。結果與圖1一致。圖3顯示了時域內的不穩(wěn)定性。通過在RF兩端放置反饋電容給傳遞函數添加零點,可以去除圖4所示的不穩(wěn)定性。

RF的選擇存在權衡,即功耗、帶寬和穩(wěn)定性。如果功耗很重要,且數據手冊建議反饋值無法使用,或需要更高的RF值,可選擇與RF并聯(lián)放置反饋電容。此選擇產生較低的帶寬。

電壓反饋型和全差分放大器選擇RF時,需要考慮系統(tǒng)要求。如果速度不重要,反饋電容有助于穩(wěn)定較大的RF值。如果速度很重要,建議使用數據手冊中推薦的RF值。

忽略RF與穩(wěn)定性、帶寬和功率的關系可能妨礙系統(tǒng),甚至阻礙系統(tǒng)實現(xiàn)完整性能。

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