“통합 이득 안정”에있어 특별한 점은 무엇입니까?

로 같은 OP 앰프 데이터 시트에 언급 이 하나. 진동으로 인해 높은 이득에서 안정성이 문제라고 생각합니다. 단일 이득의 문제점은 무엇입니까?

안정성은 이득뿐만 아니라 단계에도 의존합니다. 반전 증폭기가 180 ° 위상 편이를 갖는 경우 총 위상 편이는 360 °이고 진동 에 대한 Barkhausen 기준 중 하나 가 충족됩니다.

외부 회로가 최적 인 경우에도 증폭기의 안정성이 다릅니다. 특정 증폭기 유형의 안정성 잠재력을 평가하려면 개방 루프 증폭기의 "게인 대 주파수"및 "위상 대 주파수"모두에 그래픽 데이터가 필요합니다. 이득이 1보다 높은 주파수에서 위상 응답이! 180E를 나타내는 경우, 음의 피드백은 양의 피드백이되고 증폭기는 실제로 발진을 유지합니다. 위상 지연이! 180E 미만이고 지속적인 발진이없는 경우에도 모든 주파수에서 위상 응답이 -180 °보다 "충분히 낮지"않으면 외부 노이즈 소스에 의해 오버 슈트가 발생하고 발진 버스트가 발생할 가능성이 있습니다. 여기서 이득이 단일성을 초과합니다. "충분히 적은" 위상 마진 . 위상 응답이 -135 ° 인 경우 위상 마진은 45 ° ( "-180 ° 미만")입니다. 실제로, 안정성 전위를 평가하기 위해 관심있는 위상 마진에는 피드백 회로 의 위상 응답도 포함되어야합니다 . 이 결합 된 위상 마진이 45 ° 이상이면 증폭기가 매우 안정적입니다. 45 ° 숫자는 "거의 규칙"값이며 위상 마진이 클수록 안정성이 향상되고 오버 슈트가 줄어 듭니다.

항상 그런 것은 아니지만 항상 가장 낮은 위상 마진은 가장 높은 주파수에 있으며,이 값은 단일성을 초과합니다. 더 높은 주파수에서 더 많은 각도를 나타내는 주파수와 독립적으로 약간의 지연이 항상 있기 때문입니다. 더 높은 주파수의 단일 개방 루프 이득에서 45E 위상 마진을 갖는 증폭기는 "유니티 이득 안정"이라고한다. 선택적으로 대부분의 증폭기 유형은 슬 루율 또는 고주파수 노이즈를 희생하여 단일 이득 안정성을 보상 할 수 있습니다. 안정성이 우선 순위가 높은 것으로 간주되면 트레이드 오프가 이루어져야합니다. 유니티 게인 안정은 안정성이 일반적으로 최악 인 최저 폐쇄 루프 게인에서 안정적인 작동을 의미합니다.

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유니티 게인은 100 % 피드백을 고 이득 증폭기에 적용하여 달성됩니다. 개방 루프 게인이 1보다 큰 주파수에서 (실제로는 항상 실제로는 주파수 범위에서) 주파수가 180도 이상이면 입력과 출력간에 위상 변이가 발생하고 발진이 발생합니다.

단일 이득 높은 피드백 상황은 180도 위상 변이를 갖는 어떤 주파수 (일반적으로 응답 범위의 상단)를 피하는 것이 가장 어려운 상황입니다.

실제로 "180도 미만"은 발진에 접근하는 증폭기가 "링"하고 고속 에지 또는 고주파수 성분을 갖는 신호에서 바람직하지 않은 과도 응답을 생성하기 때문에 충분하지 않습니다. 그러므로, "위상 마진"의 정도가 요구되므로, 증폭기가 잘못 작동하기 시작하는 영역으로부터 앰프를 멀리 유지하기 위해 시스템 전체의 위상 편이가 발생할 수있는 모든 주파수에서 180도를 잘 제거해야합니다.

유용한 Jensen AN001-연산 증폭기 안정화에 대한 팁

네거티브 피드백은 앰프를 스테 발리 화하고 긍정적 인 피드백은 앰프를 불안정하게합니다.

기생 저항 및 커패시턴스로 인해 증폭기는 필연적으로 저역 통과 필터의 역할을합니다. 이는 감쇠 외에도 위상 변이가 있음을 의미합니다. 앰프의 스테이지 수가 많을수록 위상 편이 가능성이 높아집니다.

두 개 이상의 스테이지 (즉, 거의 모든 연산 증폭기)가있는 앰프의 주파수 응답에는 여러 브레이크 주파수가 포함됩니다. 각 브레이크 주파수 주위에서 위상 변이가 증가합니다. 첫 번째 브레이크 주파수 후에는 약 90 도의 위상 변이가 발생하고, 두 번째 브레이크 주파수 후에는 약 180 도의 위상 변이가 발생합니다.

180도 위상 편이는 부정적인 피드백을 긍정적 인 피드백으로 바꿉니다. 문제입니다. 해당 지점에서 피드백 경로의 "루프 게인"이 암페어가 진동하는 것보다 하나 이상인 경우.

따라서 두 번째 브레이크 주파수에 도달하기 전에 피드백 루프의 게인이 1 미만으로 떨어지도록 증폭기를 설계해야합니다. OP-AMP 제조업체는 커패시턴스 ( "보상"이라고 함)를 일부 증폭기에 의도적으로 추가하여 첫 번째 중단 점의 주파수를 줄이고 두 번째 중단 점의 이득을 줄임으로써이를 수행합니다. 물론 이것은 앰프의 대역폭을 줄입니다.

그러나 피드백 루프의 이득은 증폭기뿐만 아니라 피드백 분배기에 의존합니다. 앰프의 폐쇄 루프 게인이 높을수록 피드백 루프의 게인이 낮아집니다. 비 반전 유니티 게인 증폭기는 출력의 100 %를 입력으로 피드백하므로 최악의 경우입니다. 따라서 저 이득 앰프는 고 이득 앰프보다 큰 보상 커패시턴스가 필요합니다.

따라서 고속 연산 증폭기 제조업체가 선택할 수 있습니다. 때때로 이것은 저 이득 및 고 이득 애플리케이션을 위해 서로 다른 모델의 증폭기를 사용하여 수행됩니다. 때로는 (예를 들어 AD8021에서) 보상 커패시터를 외부에 장착하여 수행됩니다.