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zhePCB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)。
gangxiaban,huijiayemeishenmeshier,suoxingjiujiahuierban,xiegeboke,fenxiangzijizaizhefangmiandelijie,tongshineyezuoweizijideyingjianxuexibijiba,wojintianfenxiangdejiushiyunfangdianluzhenlingchanshengdeyuanyin,yijijiejuebanfa。xiamianwomenkaishiba。
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(dao)PCB板上以後,PCBbandegezhongjishengcanshudouhuiyingxiangyunfangdewaiweicanshu,tongshixianshizhongshiyongdeyunfangyebushilixianghuade,zhelianlianggeyinsushiyunfangwangwangbuyiwomensuoqidaidefangshiyunxing。womenjintianyaojiangdeyunfangdianludezhenling,jiushicongPCB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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