Dekompanse op amp nasıl doğrusal bölgede tutulur?

Arka fon

Transimpedans uygulamaları için, op amperleri doğrusal bölgelerinde tutmak ve op amp doygunluğu ve aşırı sürücü kurtarma işlemlerinden kaçınmak istersiniz.

Bu, bir birlik kazancı kararlı op amp kullanıldığında basit bir otomatik kazanç kontrol devresi ile yapılabilir, örn.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Diyot açıldığında, kapalı döngü yanıtı aynı bant genişliğini korur, ancak büyüklüğü azalır. Yüksek frekanslı geri besleme faktörü Cfeedback / (Cfeedback + Cin) 1'e yaklaşır, ancak sorun bir sorun değildir, çünkü op amp birlik birlik kararlılığıdır. Bunu bir OPA656 ile uyguladım ve iyi çalışıyor.

Bu, dekompanse edilmiş bir amplifikatör ile çalışmaz. Çok yüksek frekans geri beslemesi olduğunda salınım yapar. Bunu OPA846 ile gördüm.

Soru

Bir transimpedans uygulamasında dekompanse bir amplifikatörü lineer bölgesinde nasıl tutarsınız?

Ekstra giriş kapasitansına geçmenin yüksek frekanslı geri beslemeyi azaltacağı umuduyla aşağıdaki devreyi simüle etmeyi denedim, ancak sonuçlar zayıf.

^{bu devreyi simüle et}

Şemalardaki bileşen değerleri gerçek devremde kullandığım değerler değil. Bunlar, devrenin tartışmasını basitleştirmek için yuvarlak değerlerdir, örneğin diyot kapalıyken birinci devrenin yüksek frekans geri besleme faktörü 1/101'dir. Gerçek bileşen değerlerim maksimum hız için ayarlanmış, stabilite kenarına yakın, tahta paraziti nedeniyle tam olarak bilinmiyor ve sorudan uzaklaşıyor olacak.

Amplifikatörünüz OPA846 ile düşük akım seviyelerinde iyi davranıyorsa ve sorun sadece yüksek seviyelerde gerçekleşiyorsa, üç olasılığınızın olacağına inanıyorum:

1) R1'i azaltın, böylece daha az transimpedans kazancı elde edersiniz: Akım için daha fazla aralık olacaktır, ancak çözünürlüğü kaybedersiniz (amplifikasyon).

2) Kazanç sınırlama devresini (sorunuzdaki ilk şemadan R2, C2, D1) ayarlama: Bu devre OPA656 ile iyi çalışıyorsa, belki de OPA846 ile çalışmasını sağlayabilirsiniz. R2'yi değiştirmeyi deneyin, böylece kazanç kontrol dalı devreyi dengesiz hale getirmez.

3) C1'i değiştirerek veya C3'ü artırarak devreye daha fazla telafi ekleyin. Devre OPA656 ile iyi çalışıyor, ancak OPA846 ile ilgili sorunlar varsa, o zaman bir tazminat sorunu olabilir izlenimi var.

Bildiğim kadarıyla, fotodiyot için akım sınırlayıcı bir devre düşünmek zor olabilir, çünkü ilgili voltaj genlikleri genellikle çok düşüktür.

Eğer ikincisi bunun yerine bir MOSFET olsaydı ikincisi işe yarardı. Her ikisi de eşiğin yakınında önemli doğrusallık getirmektedir. İşte bir alternatif.

Bunun gibi bir şey:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

R3 / R4 (histerezis) ve R6'nın (yükleme), eşiğe yakın olduğunda yüksek kazanç ve düşük kazanç modu arasında salınımdan kaçınmak için seçilmesi gerekir.

Muhtemelen fillerin sürüş şeklini ayarlamanız gerekecektir (kapı akımı güçlendirilir D :).

Genel gözlemler

Tüm OPAMP'ler minimum kapalı döngü kazancına sahiptir.

OPAMP'ler, belirtilen minimum kazanımlarında (genellikle 0.1) minimum bir faz marjı sağlamak için telafi edilir.

Telafi edilmemiş bir OPAMP ile hem yüksek hız hem de stabilite istiyorsanız ve düşük kazanç elde ediyorsanız, kendinizi telafi etmeniz gerekir.

Doğrusallık ile ilgili olarak: geri bildirim, opamp'ın açık döngüsünün kendisinin doğrusallığını değil, doğrusallığı sağlamaktır.

Özel gözlemler

Sorun AGC nedeniyle oluşur - yüksek kazanç ile her şey yolunda, ancak düşük kazanç ile, öyle değil. Bu nedenle, AOP'nin bakış açısından hala yüksek kazanç sağladığınızdan emin olmanız veya bu durumlarda opampı telafi etmeniz gerekir.

1. Kazancı azaltmak yerine giriş seviyenizi düşürmeyi deneyebilirsiniz.
2. Kazancı azaltırken tazminat eklemeyi deneyebilirsiniz.

Q1 ile olan şemanızda, çıkış voltajı normalde giriş voltajından daha yüksek olduğu için Q1'in normalde çalışmadığını not ediyorum. Ancak salınım nedeniyle, çıkış voltajı girişten daha düşük olduğunda, geri besleme aslında yükselir çünkü giriş akımını telafi edersiniz - bu geri bildirimdir! Böylece kazancı düşürüyorsunuz ve OPAMP'ı dengesiz bölgeye getiriyorsunuz.

Öneriler

Girişi azaltmak için, ileri modda normal bir diyot ekleyebilirsiniz. Alıcı düşük bir çıkışa sahip olduğunda çok az ve alıcının çıkışı yüksek olduğunda daha fazla çalışacaktır - bu nedenle AGC görevi görür. Optimum bulmak için bazı simülasyon ve diyot seçimine ihtiyaç duyacaktır. Bu OPAMP'tan geri bildirim değildir, bu nedenle kapalı döngü kazancını etkilemez.

Q1'i kullanma yönteminizle ilgili başka bir sorun, küçük sinyal analizinin her şey için geçerli olmasıdır. Ortalama bir geri bildirim alabilmek için bir doğrultma devreniz olması gerektiğini düşünüyorum. AGC geri beslemesi düşük frekanslı bir akımsa, yüksek frekans geri beslemenizi düşük frekanslardan daha fazla artırmaz.

Yüksek frekanslı geri bildiriminizi düşük tutmak için, yüksek frekanslar için daha yüksek geri bildirim yolunu engellemelisiniz. Geri besleme yolunun serisine bir endüktans ekleyebilir veya muhtemelen geri bildirim yolunuzdaki toprağa bir baypas kondansatörü ekleyebilirsiniz.

Sadece kazanç düşük olduğunda yüksek frekanslar için telafi eklemek daha zordur. Bir voltaj değişken kapasitör, bir RC filtresini sinyal seviyesine uyarlamaya yardımcı olabilir, ancak ayarlanması daha zor görünüyor.

Umarım bu düşünceler size yardımcı olur.