電壓反饋型電阻,你知道的真相是這樣嗎?
發(fā)布時間:2015-12-08 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)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?yàn)槭裁茨兀?/strong>
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(shè)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(nèi)部輸入電容可在數(shù)據(jù)手冊規(guī)格表中找到,其與RF交互以形成傳遞函數(shù)的中的一個極點(diǎn)。如果RF極大,此極點(diǎn)將影響穩(wěn)定性。如果極點(diǎn)發(fā)生的頻率遠(yuǎn)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(diǎn)位置出現(xiàn)在交越頻率附近,相位裕量將減小,可能導(dǎo)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果,采用同相增益為2的配置,反饋電阻為499 ?、1 k?和10 k?。數(shù)據(jù)手冊建議RF值為499 ?。
小信號頻率響應(yīng)中的峰化程度表示不穩(wěn)定性。RF從499 ?增加至1 k?可稍微增加峰化。這意味著RF為1 k?的放大器具有充足的相位裕量,且較穩(wěn)定。RF為10 k?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(shí)驗(yàn)室結(jié)果。VS = ±5 V,VOUT = 40 mV p-p,RLOAD = 1 k?,RF值為499 ?、1 k?和10 k?。
圖2. 使用ADA4807 SPICE模型的模擬結(jié)果。VS = ±5 V,G = 2且RLOAD = 1 k?,RF值為499 ?、1 k?和10 k?。
圖3. 使用ADA4807 SPICE模型的脈沖響應(yīng)模擬結(jié)果。VS = ±5 V,G = 2且RLOAD = 1 k?,RF值為499 ?、1 k?和10 k?
圖4. 3.3 pF反饋電容CF的脈沖響應(yīng)模擬結(jié)果。VS = ±5 V,G = 2,RF = 10 k?且RLOAD = 1 k?
在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證電路不是檢驗(yàn)潛在不穩(wěn)定性的強(qiáng)制步驟。圖3顯示使用SPICE模型的模擬結(jié)果,采用相同的RF值499 ?、1 k?和10 k?。結(jié)果與圖1一致。圖3顯示了時域內(nèi)的不穩(wěn)定性。通過在RF兩端放置反饋電容給傳遞函數(shù)添加零點(diǎn),可以去除圖4所示的不穩(wěn)定性。
RF的選擇存在權(quán)衡,即功耗、帶寬和穩(wěn)定性。如果功耗很重要,且數(shù)據(jù)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(chǎn)生較低的帶寬。
為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(shù)據(jù)手冊中推薦的RF值。
忽略RF與穩(wěn)定性、帶寬和功率的關(guān)系可能妨礙系統(tǒng),甚至阻礙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完整性能。
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