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

1.1 解释不稳定性的简单类比

图 1-1 示出了存在稳定性问题的运算放大器电路和等效控制系统图。控制系统图和控制系统术语通常用于运算放大器稳定性讨论，因为大部分的稳定性文献都是针对控制系统开发的，然后应用于运算放大器电路。运算放大器的输入对应于控制系统中加法块的以下块：

  • 放大器开环增益 (AOL) 是控制系统的增益块。
  • 运算放大器反馈网络对应于 β 反馈块 (β)。
OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 运算放大器电路与控制系统等效图 1-1 运算放大器电路与控制系统等效

由于反馈网络中的延迟元件，图 1-1 中的电路不稳定。延迟元件只是 RC 低通滤波器。低通滤波器自然具有群延迟或者相移。通过将运算放大器电路视为控制系统，可以理解此反馈延迟导致不稳定的原因。运算放大器的输入加法块通过反馈网络检测输出信号。求和块的输出是误差信号。在本例中，VOUT 的目标是 2 × VIN。当 VOUT = 2VIN 时，误差信号为零。当输出过高（VOUT > 2 × VIN）时，误差信号为负，运算放大器尝试向下驱动输出。同样地，当输出过低 (VOUT < 2 × VIN) 时，误差信号为正，运算放大器尝试向上驱动输出以消除误差。因此，当系统处于平衡状态时，输出是 VOUT = 2VIN 的恒定值。

但是，系统的功能假定反馈信号 (VFB) 没有明显延迟。如果 VFB 明显延迟，那么在输出实际下降时，运算放大器可能会错误地识别出输出是上升的。该结果会产生极性错误的误差信号，从而将输出驱动到错误的方向。运算放大器的不稳定由反馈信号中的这种延迟引起。

许多工程师都看到图 1-1 所示的电路，明白反馈延迟是一个问题，一般假设没有人特意设计出如此不切实际的电路。但是，图 1-1 中所示的电路通常是通过内部开环输出阻抗（RO 或 ZO）、运算放大器的输入电容和任何寄生 PCB 电容 (CIN = CCM+CPCB) 无意中创建的。图 1-2 显示了重新绘制的电路，该电路强调了延迟元件在实际运算放大器电路中如何产生。

OPA187 OPA202 OPA320 OPA192 实际电路中延迟元件的来源图 1-2 实际电路中延迟元件的来源