带电容器的非反相运算放大器配置
很多时候我听说它对稳定性很有用,但我不明白为什么以及如何计算它的价值。
考虑到同相引脚的寄生电容可能为 4 pF。那是引脚本身,电阻器寄生和任何铜电容都集中在一起。
4 pF 与 10 kohm 电阻并联,它的存在将开始增加大约 3.98 MHz 的电路增益。如果您有一个慢速运算放大器,预计不会以接近该频率运行,那么请不要担心;您也不需要考虑添加反馈电容器,但是,如果您有一个快速运算放大器,并且您期望超过几兆赫兹的良好平坦性能,那么就该担心计算与您的 91 kohm 并联的电容器了。
您的容抗需要与它所穿过的电阻保持平衡,因此,对于 91 kohm(假设 10 kohm 的输入端为 4 pF),您将考虑一个值为 4 pF x 10/91 = 0.439 pF 的电容器。
或者,您可以将电阻值降低 10 并将问题从低 MHz 推到几十 MHz,此时您的运算放大器可能已经耗尽了动力。如果它没有耗尽蒸汽,那么您可以选择一个合适的反馈电容器。
只是为安迪的答案添加一点(一种数学方法)。为了理解原因,您需要熟悉频率响应。如答案中所述,运算放大器在输入端具有输入和杂散电容,这会降低闭环带宽。
无需进行数学运算,您就可以找到环路增益(出于稳定性目的,您可以使用它来查找增益和相位裕度),结果是:
现在,运算放大器开环增益与频率有关,我们可以将其建模为 2 极系统:
由此可知,如果输入电容 ( ) 导致的极点接近极点,则您将增加一个额外的 90 度相移,这会使您更接近不稳定。在理想情况下,当时,该极点远离开环运算放大器增益的第二个极点,但随着电阻值的增加,该极点可能会移动到坏点。这就是为什么从数学的角度来看,您可能必须减小电阻值以避免这种情况。
为了对此进行补偿,您可以将一个电容与反馈电阻并联(如您所愿),然后选择,这将(理想情况下)抵消由寄生电容引起的极点效应。你可以通过数学推导出来,我只是不想对安迪已经给出的好答案进行更多扩展。