如何识别运算放大器振荡在实验室吗
当一个运放电路被设计在其获得能力的边缘,你怎么能确定一个测试电路是否稳定?一个运放设计操作的边缘平整的增益可以表现出振荡,要么是响了,持续的振荡,振荡或增长。这些行为是不受欢迎的作为一个放大器应可靠地产生一个信号与期望的获得预期的输入频率。
为了让事情更困难,运放电路设计操作在模拟的高频率可能通过评估,但PCB布局可以添加驱动一个运放寄生振荡。有时候,运算放大器振荡可能出现的行为,而事实上他们是有问题的,如果电路设计正确。幸运的是,它不需要太多设备在实验室发现振荡并确定措施来压制他们。
运算放大器振荡测量
运算放大器振荡可以以两种方式进行:通过测量振荡直接在时间/频率域中,或通过识别的条件会产生一个振荡的循环获得/阶段。这些测量,只需要一些工具:
如果你探索一个评估板振荡或不稳定,你可能不了解事情的全貌的潜在不稳定性在实际系统中,受寄生于PCB布局和电容在输入/输出/负载。相反,应该应用于测试板测试装置获得准确的测量数据,真正反映了运放电路的操作。
示波器
最简单的测量,可以用于识别振荡是一个示波器。任意波形发生器是用来提供一个输入刺激,要么作为一个阶跃输入,增加波形,正弦波,或任意波形。阶跃响应通常是用来检查瞬态响应,而正弦波是用来检查谐波响应。典型的正弦波可以调整和输出检查当出现明显的振荡。
当一个运放电路是稳定的,一个正弦波输入应用到一个运放电路将产生相同的输出频率。如果一个输入正弦波是导致输出振荡,输出频率不同于输入。一些示波器自动功能,可以测量峰频率和电压,所以你可以看到当一个驱动不稳定出现在屏幕上。
这个3 GHz输入信号(图)兴奋的3.7 GHz振荡与极高的总增益为90 dB。
另一个选择是看一个示波器的实时FFT为输入信号和输出。如果一个振荡是兴奋,这将是可见的高品质因数的峰值频率不匹配输入。如果采购方波或阶跃函数,一个峰值对应的振荡频率将可见的宽带响应。
增益相位分析仪
更专业的测量来确定潜在的振荡在一个运放电路增益相位分析仪。这些仪器可以测量范围与系统相关的反馈和控制回路,包括:
- 波德图
- 奈奎斯特图
- 闭环和开环增益的情节
虽然在技术上你可以执行一个环路增益测量的波形发生器和示波器,它需要手动调正弦波频率和测量输出的增益/阶段。增益相位分析器可以自动化,将提供完整的运放电路被调查的信息。
环路增益/阶段数据将揭示潜在的一个运放电路的振荡回路增益= 0时dB和相位= -180°(或0°阶段保证金)。不稳定的临近,增益相位图可以开始显得很吵,因为阶段保证金开始接近不稳定点。
预期不稳定点在屏幕上的光标。
总的来说,总是会有一些轻微的振荡响了,但我们总是倾向于保持系统中的相位容限大于45°。这个条件可以验证通过查看增益相位图。
与模拟
时域响应很容易检查与瞬态分析工作流仿真。运算放大器模型通常从半导体制造商和释放这些可用于模拟运放电路。可以模拟上述测量电路设计,在运放电路识别不稳定。也可以席卷各在不同一个运放电路测试任何补偿方法,目标不稳定。
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