Có gì đặc biệt về sự thống nhất và đạt được ổn định

Như đã đề cập trong bảng dữ liệu opamp, như thế này . Tôi sẽ nghĩ rằng sự ổn định là một vấn đề ở mức tăng cao hơn, do dao động. Các vấn đề với sự thống nhất đạt được là gì?

Sự ổn định không chỉ phụ thuộc vào mức tăng, mà còn cả giai đoạn. Nếu bộ khuếch đại đảo ngược có tổng dịch chuyển pha 180 ° là 360 ° và một trong các tiêu chí Barkhausen cho dao động được đáp ứng.

Bộ khuếch đại khác nhau về khả năng ổn định ngay cả khi mạch ngoài là tối ưu. Để đánh giá tiềm năng ổn định của một loại bộ khuếch đại cụ thể, dữ liệu đồ họa được yêu cầu cho cả "khuếch đại so với tần số" và "pha so với tần số" của bộ khuếch đại vòng hở. Nếu đáp ứng pha thể hiện! 180E ở tần số có mức tăng trên mức thống nhất, phản hồi âm sẽ trở thành phản hồi dương và bộ khuếch đại sẽ thực sự duy trì dao động. Ngay cả khi độ trễ pha nhỏ hơn! 180E và không có dao động duy trì, sẽ có độ vọt và khả năng xảy ra dao động do các nguồn nhiễu bên ngoài, nếu đáp ứng pha không "đủ nhỏ" dưới -180 ° cho tất cả các tần số trong đó lợi ích là trên sự thống nhất. "Đủ ít" lề pha . Nếu đáp ứng pha là -135 °, thì biên độ pha là 45 ° (lượng "nhỏ hơn" -180 °). Trên thực tế, biên độ quan tâm để đánh giá tiềm năng ổn định cũng phải bao gồm đáp ứng pha của mạch phản hồi . Khi biên pha kết hợp này là 45 ° trở lên, bộ khuếch đại khá ổn định. Số 45 ° là giá trị "quy tắc ngón tay cái" và biên pha lớn hơn sẽ mang lại sự ổn định tốt hơn và ít bị lu mờ hơn.

Thông thường, nhưng không phải luôn luôn, biên độ pha thấp nhất là ở tần số cao nhất có mức tăng trên mức thống nhất; bởi vì luôn có một số độ trễ độc lập với tần số đại diện cho nhiều độ hơn ở tần số cao hơn. Bộ khuếch đại có biên độ pha 45E ở tần số cao hơn đạt được vòng lặp mở thống nhất được gọi là "đạt được sự thống nhất ổn định". Tùy chọn, hầu hết các loại bộ khuếch đại có thể được bù cho sự ổn định đạt được sự thống nhất ở một số hy sinh ở tốc độ xoay hoặc nhiễu tần số cao. Nếu sự ổn định được coi là ưu tiên cao, sự đánh đổi phải được thực hiện. Unity gain ổn định có nghĩa là hoạt động ổn định ở mức tăng vòng kín thấp nhất trong đó độ ổn định thường kém nhất.

(từ đây )

Đọc thêm
Tại sao Phản hồi Unity là khó khăn nhất cho sự ổn định?

Đạt được sự thống nhất đạt được bằng cách áp dụng 100% phản hồi cho bộ khuếch đại khuếch đại cao. Sẽ có sự dịch pha giữa đầu vào và đầu ra và dao động xảy ra khi độ dịch pha bằng hoặc vượt quá 180 độ ở bất kỳ tần số nào trong đó mức tăng của vòng mở lớn hơn sự thống nhất (thực tế luôn luôn trong thực tế ở một dải tần số.)

Tình huống phản hồi đạt được sự thống nhất cao là về trường hợp khó nhất để tránh một số tần số (thường ở trên cùng của dải phản hồi) có sự dịch pha 180 độ.

Trong thực tế "chỉ dưới 180 độ" là không đủ vì các bộ khuếch đại tiếp cận dao động sẽ "đổ chuông" và tạo ra phản ứng nhất thời không mong muốn trên các cạnh nhanh hoặc trên các tín hiệu có thành phần tần số cao hơn. Do đó, cần phải có một mức độ "biên pha", do đó sự dịch pha trên toàn hệ thống rõ ràng 180 độ ở mọi tần số có thể gặp phải, để giữ cho bộ khuếch đại tránh xa các khu vực nơi nó bắt đầu hoạt động kém.

Hữu ích Jensen AN001 - Một số mẹo về ổn định bộ khuếch đại hoạt động

Phản hồi tiêu cực làm tăng cường bộ khuếch đại trong khi phản hồi tích cực phá hủy chúng.

Do điện trở ký sinh và điện dung, bộ khuếch đại chắc chắn kết thúc hoạt động như một bộ lọc thông thấp. Điều này có nghĩa là ngoài sự suy giảm còn có sự dịch pha. Càng nhiều giai đoạn, bộ khuếch đại càng có nhiều tiềm năng cho việc dịch pha.

Đáp ứng tần số của bộ khuếch đại có hai hoặc nhiều giai đoạn (nghĩa là khá nhiều tất cả các op-amps) sẽ chứa nhiều tần số ngắt. Arround mỗi tần số phá vỡ sự thay đổi pha tăng. Sau tần số ngắt thứ nhất có khoảng 90 độ dịch pha, sau tần số ngắt thứ hai có khoảng 180 độ dịch pha (và cứ thế nhưng chúng tôi thực sự chỉ quan tâm đến hai lần đầu tiên).

Sự thay đổi pha 180 độ biến phản hồi tiêu cực thành phản hồi tích cực. Đó là một vấn đề. Nếu "mức tăng vòng lặp" của đường dẫn phản hồi tại thời điểm đó là một hoặc nhiều hơn bộ khuếch đại sẽ thẩm thấu.

Vì vậy, chúng tôi phải thiết kế các bộ khuếch đại của mình để mức tăng trong vòng phản hồi giảm xuống dưới một trước khi đạt được tần số ngắt thứ hai. Các nhà sản xuất OP-AMP thực hiện điều này bằng cách cố tình thêm điện dung (được gọi là "bù") vào các bộ khuếch đại mạnh hơn để giảm tần số của điểm dừng đầu tiên và do đó giảm mức tăng tại điểm dừng thứ hai. Tất nhiên điều này làm giảm băng thông của bộ khuếch đại của chúng tôi.

Nhưng mức tăng trong vòng phản hồi không chỉ phụ thuộc vào bộ khuếch đại mà còn phụ thuộc vào bộ chia phản hồi. Độ khuếch đại vòng kín cao hơn của bộ khuếch đại của bạn càng tăng mức tăng trong vòng phản hồi. Bộ khuếch đại khuếch đại đơn vị không đảo ngược là trường hợp xấu nhất vì nó cung cấp lại 100% đầu ra cho đầu vào. Vì vậy, các bộ khuếch đại khuếch đại thấp cần một điện dung bù lớn hơn các bộ khuếch đại cao.

Vì vậy, các nhà sản xuất op-amps tốc độ cao cho bạn sự lựa chọn. Đôi khi điều này được thực hiện bằng cách có các mô hình khuếch đại khác nhau cho các ứng dụng khuếch đại thấp và cao. Đôi khi (ví dụ trên AD8021) điều này được thực hiện bằng cách lắp tụ bù vào bên ngoài.