선형 영역에서 보상되지 않은 연산 증폭기를 유지하는 방법은 무엇입니까?

배경

트랜스 임피던스 애플리케이션의 경우, 연산 증폭기를 선형 영역에 유지하고 연산 증폭기 포화 및 오버 드라이브 복구를 피하려고합니다.

이것은 단일 이득 안정 연산 증폭기를 사용할 때 간단한 자동 이득 제어 회로로 수행 할 수 있습니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

다이오드가 켜지면 폐 루프 응답은 동일한 대역폭을 유지하지만 크기는 줄어 듭니다. 고주파 피드백 계수 Cfeedback / (Cfeedback + Cin)은 1에 근접하지만, 연산 증폭기가 단일 이득 안정이기 때문에 문제가되지 않습니다. 나는 이것을 OPA656으로 구현했으며 잘 작동합니다.

보정되지 않은 앰프에서는 작동하지 않습니다. 고주파 피드백이 너무 많으면 진동합니다. 나는 이것을 OPA846과 함께 보았다.

질문

트랜스 임피던스 응용 제품의 선형 영역에서 보상되지 않은 증폭기를 어떻게 유지합니까?

추가 입력 커패시턴스를 전환하면 고주파 피드백이 감소하기를 희망하면서 아래 회로를 시뮬레이션하려고 시도했지만 결과는 좋지 않습니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

회로도의 구성 요소 값이 실제 회로에서 사용중인 값이 아닙니다. 그것들은 회로의 토론을 단순화하기 위해 둥근 값입니다. 예를 들어 다이오드가 꺼 졌을 때 첫 번째 회로의 고주파 피드백 계수는 1/101입니다. 내 실제 구성 요소 값은 보드 기생으로 인해 정확히 알려지지 않은 최대 속도, 안정성의 가장자리에 가깝게 조정되어 질문에서 산만해질 수 있습니다.

증폭기가 OPA846을 사용하여 낮은 수준의 전류에서 잘 작동하고 문제가 높은 수준에서만 발생하는 경우 다음 세 가지 가능성이 있다고 생각합니다.

1) R1을 줄이면 트랜스 임피던스 게인이 줄어 듭니다. 전류 범위가 더 넓지 만 분해능 (증폭)이 사라집니다.

2) 게인 제한 회로 조정 (문제의 첫 번째 회로도에서 R2, C2, D1) :이 회로가 OPA656에서 제대로 작동하면 OPA846에서도 작동 할 수 있습니다. 게인 제어 분기로 인해 회로가 불안 정해지지 않도록 R2를 변경해보십시오.

3) C1을 변경하거나 C3을 증가시켜 회로에 더 많은 보상을 추가하십시오. 회로가 OPA656에서 잘 작동하지만 OPA846에 문제가 있으면 보상 문제가 될 수 있습니다.

내가 아는 한, 관련된 전압 진폭은 일반적으로 매우 낮기 때문에 포토 다이오드에 대한 전류 제한 회로를 생각하기 어려울 수 있습니다.

Q1이 MOSFET 인 경우 두 번째는 아마도 작동했을 것입니다. 둘 다 임계 값 근처에서 실질적인 비선형 성을 나타냅니다. 대안이 있습니다.

이 같은:

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

임계 값에 가까울 때 고 이득 모드와 저 이득 모드 간 진동을 피하기 위해 R3 / R4 (히스테리시스) 및 R6 (부하)을 선택해야합니다.

피트가 구동되는 방식을 조정해야 할 수도 있습니다 (게이트 전류가 D :로 증폭 됨).

일반적인 관찰

모든 OPAMP에는 최소 폐 루프 게인이 있습니다.

OPAMP는 지정된 최소 게인 (일반적으로 0.1)에서 최소 위상 마진을 보장하기 위해 보상됩니다.

보상되지 않은 OPAMP로 고속과 안정성을 모두 원하고 이득이 낮 으면 스스로 보상해야합니다.

선형성과 관련하여 : 피드백은 opamp의 개방 루프 자체의 선형성이 아니라 선형성을 보장합니다.

특정 관찰

AGC로 인해 문제가 발생합니다. 게인이 높을수록 모든 것이 정상이지만, 게인이 낮 으면 그렇지 않습니다. 따라서 AOP의 관점에서 여전히 높은 이득을 얻거나 이러한 경우 opamp를 보상해야합니다.

1. 게인을 줄이지 않고 입력 레벨을 줄이십시오.
2. 게인을 줄일 때 보상을 추가 할 수 있습니다.

Q1 회로도에서는 출력 전압이 일반적으로 입력 전압보다 높기 때문에 Q1이 정상적으로 작동하지 않습니다. 그러나 발진으로 인해 출력 전압이 입력보다 낮아지면 입력 전류를 보상하기 때문에 피드백이 실제로 높아집니다. 즉, 피드백입니다! 따라서 불안정한 영역에서 게인을 낮추고 OPAMP를 가져오고 있습니다.

제안

입력을 낮추려면 순방향 모드에서 일반 다이오드를 추가 할 수 있습니다. 수신기의 출력이 낮 으면 수신기가 거의 작동하지 않으며 수신기의 출력이 높으면 AGC로 작동합니다. 최적을 찾으려면 시뮬레이션 및 다이오드 선택이 필요합니다. 이것은 OPAMP의 피드백이 아니므로 폐 루프 게인에 영향을 미치지 않습니다.

Q1을 사용하는 방법의 또 다른 문제는 소 신호 분석이 모든 것에 적용된다는 것입니다. 평균 피드백을 얻으려면 정류 회로가 있어야한다고 생각합니다. AGC 피드백이 저주파 전류 인 경우 낮은 주파수보다 더 높은 주파수 피드백을 증가시키지 않습니다.

고주파 피드백을 낮게 유지하려면 고주파수에 대한 더 높은 피드백 경로를 차단해야합니다. 일련의 피드백 경로에 인덕턴스를 추가하거나 피드백 경로의 접지에 바이 패스 커패시터를 추가 할 수 있습니다.

게인이 낮을 때만 고주파수에 대한 보상을 추가하는 것이 더 어려워 보입니다. 전압 가변 커패시터는 RC 필터를 신호 레벨에 적응시키는 데 도움이 될 수 있지만 튜닝하기가 더 어려워 보입니다.

이러한 생각이 도움이 되길 바랍니다.