斩波放大器反馈环路稳定性

电器工程 运算放大器 回馈 振荡
2022-01-18 10:38:27

我对我计划建造的电路的稳定性有疑问。这是一个压控电流源,IN-AMP 用于检测通过 Rsns 的电流并向运算放大器提供反馈。我正在尝试使用可编程仪表放大器,结果发现大多数符合我要求的仪表放大器都是斩波放大器。

但是,据我了解,这意味着从通过 Rsns 的电流变化到斩波器中的电容器充电和放电时会有一些延迟,然后仪表放大器的输出会发生变化。我假设这种延迟会导致振荡是否正确?(我还没有零件,或者我只是建立它)。将延迟元素引入反馈回路通常是个坏主意,还是有办法在不不稳定的情况下使用它们?谢谢!

电路

更新:对于那些想要更新的人:我用香草运算放大器仪表放大器构建了这个电路,仪表放大器的 G=100,Vin=1Vpp 正弦波,60Hz,Rsns=1R,ZL=22R,如果你愿意的话,我看到我的 60Hz 信号“幅度调制”,振荡频率为 133kHz。这是 ZL 上的示波器轨迹。 示波器轨迹

2个回答

是的,稳定性可能会是一个问题,内部构造与它关系不大。大多数(现代)斩波放大器具有许多 MHz 带宽,其行为与普通运算放大器或仪表放大器类似,除了输入端出现非常讨厌的尖峰和调制频率附近的一些小噪声。

但是,您在反馈回路中引入了滞后和更多增益,这两者都会导致相位裕度减小,从而导致潜在的不稳定性。通过保持仪表放大器的低增益并可能引入一些补偿,您应该能够使这个概念发挥作用。

只要您选择正确的设备,应该没有任何问题。

斩波放大器这个术语没有很好的定义并用于许多不同的拓扑结构。但是,数据表应提供足够的信息,以了解特定设备使用的拓扑或方法。

对于连续时间信号处理,斩波(稳定)放大器通常由两个放大器组成。信号路径中的主放大器和用于处理其自身偏移和主放大器偏移的调零放大器。

原理如下图: 在此处输入图像描述

该电路分两相工作,在一个相位中,归零放大器测量其自身的偏移并将其存储在电容器 A 中。该电压被反馈到归零放大器并被放大器用于校正其自身的偏移。在第二阶段,现在几乎没有偏移的归零放大器测量主放大器的偏移,并再次将电压存储在第二电容器 B 中,该电容器 B 校正了主放大器的偏移。

偏移校正是使用修改后的输入级完成的,该输入级在补偿输入端具有低增益。

理想情况下,这种方法可以透明地工作,并且从外部是不可见的。实际上,可以在输出端看到开关频率,但幅度通常非常低。有时使用扩频方法将频谱分量分布在更宽的范围内。

这只是一个原则,但其他方法通常与此类似。