運算放大電路振鈴產生的原因及解決方法
發布時間:2022-11-11 責任編輯:lina
【導讀】振zhen鈴ling是shi怎zen麼me產chan生sheng的de,知zhi道dao了le這zhe點dian我wo們men就jiu知zhi道dao采cai取qu什shen麼me措cuo施shi來lai避bi免mian運yun放fang電dian路lu的de振zhen鈴ling的de產chan生sheng。我wo們men先xian來lai看kan一yi個ge運yun算suan放fang大da電dian路lu的de例li子zi,如ru下xia圖tu所suo示shi:為一個同相比例放大電路,信號源頻率為10K,幅值1V的方波。運放采用雙電源供電。
想(xiang)必(bi)大(da)家(jia)都(dou)學(xue)過(guo)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)電(dian)路(lu),然(ran)而(er)電(dian)路(lu)參(can)數(shu)稍(shao)微(wei)處(chu)理(li)不(bu)好(hao)便(bian)會(hui)導(dao)致(zhi)你(ni)設(she)計(ji)的(de)運(yun)算(suan)電(dian)路(lu)效(xiao)果(guo)大(da)大(da)折(zhe)扣(kou)。振(zhen)鈴(ling)在(zai)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)中(zhong)是(shi)經(jing)常(chang)出(chu)現(xian)的(de)問(wen)題(ti),因(yin)為(wei)參(can)數(shu)的(de)問(wen)題(ti)或(huo)者(zhe)PCB板(ban)硬(ying)件(jian)本(ben)身(shen)的(de)問(wen)題(ti),往(wang)往(wang)導(dao)致(zhi)你(ni)設(she)計(ji)的(de)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)不(bu)放(fang)大(da)反(fan)而(er)振(zhen)蕩(dang),振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)不(bu)振(zhen)蕩(dang)反(fan)而(er)放(fang)大(da),大(da)學(xue)的(de)時(shi)候(hou)實(shi)驗(yan)室(shi)老(lao)師(shi)就(jiu)是(shi)這(zhe)麼(me)嘲(chao)笑(xiao)我(wo)們(men)的(de),哈(ha)哈(ha)。
剛(gang)下(xia)班(ban),回(hui)家(jia)也(ye)沒(mei)什(shen)麼(me)事(shi)兒(er),索(suo)性(xing)就(jiu)加(jia)會(hui)兒(er)班(ban),寫(xie)個(ge)博(bo)客(ke),分(fen)享(xiang)自(zi)己(ji)在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)理(li)解(jie),同(tong)時(shi)呢(ne)也(ye)做(zuo)為(wei)自(zi)己(ji)的(de)硬(ying)件(jian)學(xue)習(xi)筆(bi)記(ji)吧(ba),我(wo)今(jin)天(tian)分(fen)享(xiang)得(de)就(jiu)是(shi)運(yun)放(fang)電(dian)路(lu)振(zhen)鈴(ling)產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因(yin),以(yi)及(ji)解(jie)決(jue)辦(ban)法(fa)。下(xia)麵(mian)我(wo)們(men)開(kai)始(shi)吧(ba)。
振鈴產生的原因
振zhen鈴ling是shi怎zen麼me產chan生sheng的de,知zhi道dao了le這zhe點dian我wo們men就jiu知zhi道dao采cai取qu什shen麼me措cuo施shi來lai避bi免mian運yun放fang電dian路lu的de振zhen鈴ling的de產chan生sheng。我wo們men先xian來lai看kan一yi個ge運yun算suan放fang大da電dian路lu的de例li子zi,如ru下xia圖tu所suo示shi:為一個同相比例放大電路,信號源頻率為10K,幅值1V的方波。運放采用雙電源供電。
上圖所示的參數下,其輸出波形如下圖所示,輸出波形還算理想,幅值為2V,符fu合he設she計ji所suo想xiang。但dan是shi你ni要yao明ming白bai仿fang真zhen軟ruan件jian的de仿fang真zhen結jie論lun實shi在zai器qi件jian理li想xiang化hua的de情qing況kuang下xia建jian立li的de,所suo以yi此ci處chu的de運yun放fang也ye是shi理li想xiang運yun放fang,不bu存cun在zai寄ji生sheng電dian感gan電dian容rong電dian阻zu等deng,所suo以yi仿fang真zhen結jie果guo趨qu於yu理li想xiang化hua。當dang器qi件jian焊han接jie到daoPCB板上以後,PCB板ban的de各ge種zhong寄ji生sheng參can數shu都dou會hui影ying響xiang運yun放fang的de外wai圍wei參can數shu,同tong時shi現xian實shi中zhong使shi用yong的de運yun放fang也ye不bu是shi理li想xiang化hua的de,這zhe連lian兩liang個ge因yin素su使shi運yun放fang往wang往wang不bu以yi我wo們men所suo期qi待dai的de方fang式shi運yun行xing。我wo們men今jin天tian要yao講jiang的de運yun放fang電dian路lu的de振zhen鈴ling,就jiu是shi從congPCB板的寄生參數出發去分析它產生的原因。
yunfangzhenlingchandeyuanyinjiushiyouyufanxiangshuruduandejishengdianrongyufankuidianzugouchengleyigeditonglvboqi,dajiazhidaoditonglvboqihuidaozhixiangweizhihou。eryunsuanfangdaqine,youshiyigewunaodedongxi,tabuzhidaorenmenbatajiechengleshenmeyangzi,tazhizhidaobatongxiangduanyufanxiangduandedianyachazhifangdawuqiongdabei,ranerfangdabeishuyoubukenengwuqiongda,zhejiudeyiyushuchuduandefankuihuilu。dangshuchudianyaguodashi,fankuidaofanxiangduandedianyayehuibianda,jinershuchuduandianyajianxiao,dangshuchuduandianyaguoxiaoshi,fankuidaofanxiangduandedianyajiubianxiao,jinershishuchuduandedianyazengda,zheyangdeyigeguochengruciwangfuxingchengyigedongtaipingheng,baochishuchuduandianyawending。
但是當反饋回路出現了延遲,會出現什麼情況呢?那na就jiu是shi輸shu出chu端duan的de電dian壓ya已yi經jing到dao達da預yu定ding電dian壓ya值zhi了le,可ke是shi由you於yu反fan饋kui回hui路lu上shang的de延yan遲chi,運yun放fang認ren為wei輸shu出chu端duan的de電dian壓ya還hai沒mei增zeng加jia到dao達da預yu定ding電dian壓ya,還hai在zai繼ji續xu增zeng大da輸shu出chu電dian壓ya,當dang運yun放fang反fan應ying過guo來lai之zhi後hou又you發fa現xian輸shu出chu電dian壓ya過guo大da,又you開kai始shi減jian小xiao輸shu出chu電dian壓ya,當dang輸shu出chu端duan的de電dian壓ya已yi經jing減jian小xiao到dao達da預yu定ding電dian壓ya值zhi了le,同tong樣yang由you於yu延yan遲chi的de存cun在zai,運yun放fang認ren為wei輸shu出chu端duan的de電dian壓ya還hai沒mei減jian小xiao到dao預yu定ding電dian壓ya,當dang運yun放fang反fan應ying過guo來lai時shi輸shu出chu電dian壓ya又you低di於yu預yu定ding電dian壓ya了le,然ran後hou又you開kai始shi增zeng大da輸shu出chu電dian壓ya。循xun環huan往wang複fu,這zhe就jiu產chan生sheng了le振zhen鈴ling。這zhe一yi節jie我wo們men講jiang了le振zhen鈴ling產chan生sheng的de原yuan因yin,下xia一yi節jie我wo們men就jiu來lai看kan看kan振zhen鈴ling到dao底di是shi什shen麼me樣yang的de。
見識振鈴
上麵我們說了振鈴產生的原因,下麵我們就人為製造一個振鈴產生的條件:在反向輸入端並一個電容到地,讓其與反饋電阻構成一個低通濾波器的延遲環節。如下圖所示:紅色圈住的部分為人為加入的反相端寄生電容10nF,其他參數不變。
參數設置完畢,我們來看下輸出波形,如下圖所示:
看不清楚?我們在來個特寫:振鈴就是這樣的,跟我們剛才分析的一樣。
產生振鈴的其他原因
上麵我們說到了產生振鈴的原因是反相輸入端的寄生電容,除了這個原因還有其他什麼原因會導致振鈴的產生呢?有的,
1、當dang你ni在zai使shi用yong示shi波bo器qi測ce量liang波bo形xing的de時shi候hou,由you於yu示shi波bo器qi探tan頭tou也ye存cun在zai寄ji生sheng電dian容rong,這zhe個ge電dian容rong與yu運yun放fang的de輸shu出chu電dian阻zu也ye構gou成cheng了le低di通tong濾lv波bo的de延yan遲chi環huan節jie,同tong樣yang的de也ye會hui造zao成cheng振zhen鈴ling現xian象xiang,我wo們men來lai看kan圖tu:
來看看這種情況下的輸出波形,不出意外的,也出現了振鈴:
zenmejiejueshiboqitantoudejishengdianrongdewentine,zongbunengbuyongba,dangranbushi,youqiandehuakeyimaixieyouyuantantouya,zhibuguoyoudiangui。bumaiyexing,jiujiaoniyigefangfa,zaishishiboqitantoushangchuanyigedianzu,pohuaidiaoditonglvboqidexingchenghuanjing,yinweishishiboqidetantouzukanghenda,chuanyigedianzujinqu,duiceliangjieguojibenmeiyingxiang,haolebuduoshuo,shangtu:
再(zai)來(lai)看(kan)看(kan)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing),振(zhen)鈴(ling)現(xian)象(xiang)是(shi)不(bu)是(shi)明(ming)顯(xian)改(gai)善(shan)了(le)呀(ya),想(xiang)要(yao)盡(jin)量(liang)改(gai)善(shan)振(zhen)鈴(ling)甚(shen)至(zhi)避(bi)免(mian)振(zhen)鈴(ling)現(xian)象(xiang)就(jiu)要(yao)合(he)理(li)的(de)設(she)置(zhi)參(can)數(shu),這(zhe)裏(li)就(jiu)不(bu)一(yi)點(dian)一(yi)點(dian)修(xiu)改(gai)參(can)數(shu)了(le),隻(zhi)指(zhi)明(ming)一(yi)個(ge)方(fang)向(xiang),具(ju)體(ti)電(dian)路(lu)具(ju)體(ti)分(fen)析(xi)。
2、運放本身的容性負載,也會導致振鈴的產生,其具體解決方法同1,這裏就不做過多的分析解釋。
PCB板上運放的反相輸入端不要覆銅
為什麼呢? 就jiu是shi我wo們men前qian麵mian說shuo的de,反fan相xiang輸shu入ru端duan如ru果guo覆fu銅tong的de話hua會hui導dao致zhi反fan相xiang輸shu入ru端duan存cun在zai寄ji生sheng電dian容rong,這zhe也ye是shi振zhen鈴ling產chan生sheng的de重zhong要yao原yuan因yin。而er同tong相xiang輸shu入ru端duan則ze可ke以yi覆fu銅tong,因yin為wei同tong相xiang端duan即ji使shi存cun在zai延yan遲chi也ye不bu會hui導dao致zhi振zhen鈴ling產chan生sheng。
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