非反相配置中的运算放大器稳定性

电器工程 运算放大器 获得 稳定 反相放大器
2022-01-27 14:31:21

如果数据表(如AD828)表明运算放大器在增益 >2 时是稳定的(或建议与 G>2 一起工作,因此它显然不是单位增益稳定的),我们可以推断出它在 G 的反相配置中的稳定性=-1; G=-2 或 G<<-2(就像在任何跨阻放大器配置中一样)?如果不进行补偿,以上三种情况是否总是不稳定?

3个回答

稳定性是噪声增益的函数,与增益不完全一样...

噪声增益遵循非反相级增益的公式

NG=1+Rf/Rg

对于反相单位增益级,这将为 2,从而使器件在此配置中稳定。

环路增益是稳定性的决定因素。

环路增益 = Beta * Ao 其中 Beta = 反馈分数 = R1/(R1+R2) 且 Ao = 开环增益。

1/Beta = 噪声增益。

因此,闭环增益为 2(R1=R2,Beta = 0.5 和噪声增益=2)的同相放大器具有相同的 Beta,因此与闭环增益为 -1(R1)的反相放大器具有相同的噪声增益=R2,Beta = 0.5,噪声增益 = 2)。

这意味着增益为 -1 的反相放大器与增益为 2 的同相放大器一样稳定。

除了噪声增益是稳定性的决定因素外,噪声增益还决定了放大器的带宽。

带宽 = GBW/噪声增益。

因此,增益为 2 (R1=R2) 的同相放大器与增益为 -1 (R1=R2) 的反相放大器具有相同的带宽。如果您使两个放大器的闭环增益都等于 2,则反相放大器的带宽将等于同相放大器带宽的 2/3。

闭环增益为 2 的同相放大器具有 R1=R2,噪声增益为 2。闭环增益为 2 的反相放大器具有 R2=2*R1,噪声增益为 3。

稳定性是总反馈相移的函数。

1) Rout + Cload:100 ohms 和 100pf 为 10,000 皮秒时间常数,在 16MHz 的 100 兆弧度/秒下产生 45 度相移。许多运算放大器的 Rout(内部输出电阻)接近 100 欧姆;有些有Rout >>> 1Kohms。

2) 相位裕度超过 90 度:一个 60 度相位裕度运算放大器(Unity Gain 相位裕度)有 90+30 = 120 度相移

3) virtual_ground 节点的相移:假设该节点为 10pF,等效电阻(Rin || Rfb,或 Rg || Rfb)为 1,000 ohms;这会产生 10,000 皮秒的时间常数,或 16MHz 时的 45 度。

是什么拯救了反馈网络?通常寄生反馈电容与反馈电阻并联。恕我直言