ZHDA008 December   2025 OPA187 , OPA192 , OPA202 , OPA320

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1. 1.1 解释不稳定性的简单类比
    2. 1.2 可能存在稳定性问题的电路
    3. 1.3 基于数据表图的简单稳定性校正
    4. 1.4 实验室工具及测量简介
  5. 2运算放大器的稳定性理论
    1. 2.1 极点及零点
    2. 2.2 运算放大器型号稳定性验证的要求
    3. 2.3 基于控制环路型号的稳定性定义
    4. 2.4 基于 AOL 及 1/β 绘制环路增益图形
    5. 2.5 闭合稳定性测试速率
    6. 2.6 间接(无创)稳定性测试
  6. 3开环稳定性测试仿真
    1. 3.1 以错误的方式断开循环
    2. 3.2 使用 LC 测试电路来断开环路
    3. 3.3 差分环路断路测试
  7. 4电容负载的稳定性校正
    1. 4.1 隔离电阻器 (RISO) 方法
    2. 4.2 双反馈方法
      1. 4.2.1 RISO 具有 RL 的双反馈
      2. 4.2.2 采用 RFX 方法的双反馈
    3. 4.3 用于补偿功率放大器及基准驱动的缓冲器电路
    4. 4.4 用于稳定性补偿的噪声增益
    5. 4.5 反馈电容器 (CF) 电容负载补偿
  8. 5反相节点上电容的稳定性校正
    1. 5.1 由于 1/β 内为零造成的输入电容不稳定性
    2. 5.2 反馈电容器可以解决反相节点上电容的稳定性问题
    3. 5.3 最小、平衡及最大反馈电容
    4. 5.4 互阻抗案例
  9. 6复杂开环及闭环输出阻抗
    1. 6.1 将开环输出阻抗转换成闭环输出阻抗
    2. 6.2 开环及闭环型号测试
    3. 6.3 由于复数输出阻抗的谐振而导致不稳定
    4. 6.4 内部运算放大器拓扑对输出阻抗及频率间的影响
    5. 6.5 影响输出阻抗的其他因素
  10. 7AOL 对稳定性的影响
    1. 7.1 AOL 次级极点及零点
    2. 7.2 对 AOL 次级极点与零点以及输入电容进行建模
    3. 7.3 解补偿运算放大器及稳定性
    4. 7.4 闭环增益对稳定性的影响
  11. 8稳定性分析中的常见问题
  12. 9参考资料

差分环路断路测试

节 2.3中介绍了断开放大器输出端反馈环路的方法。这种方法的一个问题是该方法将运算放大器输出阻抗同反馈网络隔离开来。在某些情况下,由于输出阻抗与反馈网络隔离,使用输出环路断路方法会屏蔽稳定性问题。

图 1-3中的电路通过断开输入端的反馈环路来消除图 3-3 的限制。然而,该方法将运算放大器的输入电容与反馈网络隔离开来。为了解决这个问题,将一个电容器连接到与测试电感器相对的反馈环路(请参见图 3-8 中的 CIN)。CIN 的值包括运算放大器数据表中的共模电容及任何寄生 PCB 电容 (CIN = CCM + CPCB)。运算放大器寄生电容通常可以在输入阻抗 部分下的运算放大器数据表中找到(请参阅表 3-1)。

OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 断开输入端的反馈环路图 3-8 断开输入端的反馈环路

图 3-8 中的电路适用于单端配置,但可能会导致差分电路出现精度问题,例如图 3-9。精度问题源于反相路径和同相路径相互连接,两者都从输出端接收反馈。因此,需要一个以差分方式断开反馈路径的电路。图 3-11 显示了差分环路断路的形成过程。该电路中使用两个电感器(L1 和 L2)来断开反馈路径。测试信号和相关的耦合电容器直接连接至运算放大器输入端。测试电感器将输入电容与反馈网络隔离,从而复制整个输入阻抗网络并连接到反馈(RID、CID、CCM1、CCM2)。环路增益直接在反馈路径之间测量,负载 AOL 直接在输出端 (AOL_LD) 测量。加载的 AOL 一词用于说明由于负载电容和反馈网络的原因,AOL 曲线的形状与数据表中发布的形状不同。最后,任何输入电压信号源都必须短路,并且任何电流信号源都必须断开。

OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 存在稳定性问题的差分电路示例图 3-9 存在稳定性问题的差分电路示例
OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 差分电路闭环交流响应示例图 3-10 差分电路闭环交流响应示例
OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 差分环路断路测试图 3-11 差分环路断路测试
表 3-1 OPA328 数据表中的输入阻抗
参数 最小值 典型值 最大值 单位
ZID 差分 1 || 4 TΩ || pF
ZICM 共模 1 || 2 TΩ || pF
OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 简化差分环路断路测试图 3-12 简化差分环路断路测试

图 3-11 中的测试电路连接很混乱且难以管理。因此,一种更好的方法是复制图 3-12 中所示的开环测试电路。此电路有两个输入连接测试点(-IN 和+IN)以及两个反馈连接测试点(-FB 和 +FB)。标记为红色的测试点将测试电路连接至运算放大器电路。开环测试电路可以重复用于任何运算放大器稳定性测试。所需的唯一更改是调整 CCM、CID、RID 和 RCM 的值,以反映运算放大器数据表。在图 3-12 中,输入阻抗值根据数据表 (表 3-1) 进行更新。反馈网络和运算放大器输入之间的连接断开并连接到测试点(在图 3-12 中以红色显示)。

图 3-13 示出了图 3-12 中电路的交流传递函数。对于差分环路断开方法,会自动生成 AOL_LD 曲线和环路增益曲线。从技术上讲,只需要环路增益曲线即可测量相位裕度。但是,后处理器可用于通过将 AOL 除以环路增益 (1/β = AOL / (AOL × β)) 来生成 1/β 曲线。

通常,当工程师首次接触差分环路断路方法时,该方法看起来很复杂,需要做大量的额外工作。然而,在通过重复使用测试电路来实施测试时,该方法只需几分钟即可完成差动环路断路测试。此外,该方法精度的提高使得该方法在许多情况下都成为一项要求。通常,TI 建议在所有情况下都使用差分环路中断测试,因为该测试易于实施,并且是最精确的环路中断方法。

OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 用于简化差分环路断路测试的开环交流响应图 3-13 用于简化差分环路断路测试的开环交流响应