Про ОУ. Не понимаю., Проверил схему в симуляторе. Странный результат. Опции

[Vldmr]

Здравствуйте!
В крадце опишу суть проблемы. Решил просимулировать схему, устройства, которое разрабатываю в multiusmi 10.
Результаты симуляции пролучились весьма странными. Стал смотреть, что-то было с неинвертирующим усилителем на ОУ. В результате понял, что либо симулятор глючит, либо я не понимаю что-то в работе ОУ. Вот схема повторителя, и два графика вызодного напряжения от времени. Один для случая когда резистор в обратной связи равен 0 ои, другой - когда 500 ом. В одном случае переходные процессы получаются быстрыми, в другом - медленные. Но входная ёмкость усилителя - всего 2 пф, т.е. постоянная времени при резисторе в обратной связи 500 ом будет составлять 1нс. На графиках масштаб времени - 20 нс в клетке. Не понимаю, откуда берутся такие длинные переходные процессы! Объясните, пожалуйста

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yxo]

Здравствуйте!
В крадце опишу суть проблемы. Решил просимулировать схему, устройства, которое разрабатываю в multiusmi 10.
Результаты симуляции пролучились весьма странными. Стал смотреть, что-то было с неинвертирующим усилителем на ОУ. В результате понял, что либо симулятор глючит, либо я не понимаю что-то в работе ОУ. Вот схема повторителя, и два графика вызодного напряжения от времени. Один для случая когда резистор в обратной связи равен 0 ои, другой - когда 500 ом. В одном случае переходные процессы получаются быстрыми, в другом - медленные. Но входная ёмкость усилителя - всего 2 пф, т.е. постоянная времени при резисторе в обратной связи 500 ом будет составлять 1нс. На графиках масштаб времени - 20 нс в клетке. Не понимаю, откуда берутся такие длинные переходные процессы! Объясните, пожалуйста

Когда вы ставите резистор обратной связи появляется ноль передаточной функции, который равен 2pi/R*Cp. Где Cp паразитная входная емкость, которая равна 2p. Этот ноль приводит к деградации фазы на высоких частотах. Вы кстати, можете повесить емкость между инвертирующим входом и землей, к примеру еще две пике, и увидите как переходной процесс еще увеличиться. Можете обратить внимание, что частота этого переходного процесса равна той же самой частоте на которой находится Ваш полюс. Очень интересно!

2) Ненагруженный ОУ может "звенеть" даже от паразитных емкостей. И для моделирования, и для реальной схемы подключайте нагрузку, например, 150 Ом.

Да это так, но здесь причина этого "звона" несколько другая. Из-за дополнительной емкости нагрузки частота недоминирующего полюса сдвигается относительно GBW (приближается к ней), что приводит к деградации фазы. В теории управления это отношение, f2/GBW, называют damping factor.

Переходной процесс заканчивается при 5 тау.+емкость резистора и возможно монтажа.

Переходной процесс не заканчивается никогда! 5tau это только 0,67%!!!.

Это жесть какая-то. В даташите написано: усилитель с полосой в 300 мегагерц. При Ку=5 полоса по уровню 3 децибела указана 30 МГц.

В даташите все написано однозначно 300 MHz, −3 dB bandwidth (G = +1). Хоитте большее усиление - полчайте во столько же меньшую полосу. Ну и заодно усилителю будет легче работать...

Сообщение отредактировал yxo - Oct 19 2008, 21:31

[Designer56]

Когда вы ставите резистор обратной связи появляется ноль передаточной функции, который равен 2pi/R*Cp. Где Cp паразитная входная емкость, которая равна 2p. Этот ноль приводит к деградации фазы на высоких частотах....

Это полюс ПФ. Образуется и ноль- с тау, равным произведению емкости между выходом и (-) входом и сопротивлением резистора ОС.
Автору: А это, часом, не ОУ с токовым входом?

[yxo]

Это полюс ПФ. Образуется и ноль- с тау, равным произведению емкости между выходом и (-) входом и сопротивлением резистора ОС.
Автору: А это, часом, не ОУ с токовым входом?

Нет, я не согласен, что это полюс. Интуитивная проверка без вывода передаточной функции: при увеличении входного сигнала, сопротивление паразитного конденсатора между инвертирущим выходом и змелей будет уменьшаться как результат КУ по переменному току будет увеличиваться т.к
A(s)= Rf/sCp.

Кроме R-C, про которые Вы говорите, есть передаточная функция собственно ОУ.
Поэтому Вы можете увидеть и даже колебательный процесс.
Выводы.
При большой полосе пропускания, ПФ всего устройства делайте с маленьким коэффициентом передачи.
Используйте ОУ с максимальной полосой пропускания (см. ЧХ ОУ).
Все правильно. 30*5*2=300

Для пользователя передаточная функция ОУ - простейшая передаточная функция первого порядка. Поэтому вас она волновать не должна. Так как стандарт проектирования ОУ - сохранять недоменантный полюс(который есть произведение передаточной проводимости выходного каскада на емкость нагрузки ) усилителя на таком растоянии от доминиирующего, чтобы запас по фазе был 45 или 90 градусов на заданной емкостной нагрузке

[Designer56]

Нет, я не согласен, что это полюс. Интуитивная проверка без вывода передаточной функции: при увеличении входного сигнала, сопротивление паразитного конденсатора между инвертирущим выходом и змелей будет уменьшаться как результат КУ по переменному току будет увеличиваться т.к
A(s)= Rf/sCp.
Для пользователя передаточная функция ОУ - простейшая передаточная функция первого порядка. Поэтому вас она волновать не должна. Так как стандарт проектирования ОУ - сохранять недоменантный полюс(который есть произведение передаточной проводимости выходного каскада на емкость нагрузки ) усилителя на таком растоянии от доминиирующего, чтобы запас по фазе был 45 или 90 градусов на заданной емкостной нагрузке

Можно и интуитивно...При увеличении сигнала емкостное сопротивление не будет изменятся- если принимается линейная модель. Если нелинейная- это особый разговор. А вот при увеличении частоты сигнала модуль передаточной ф-и между выходом и инв. входом начинает уменьшаться в силу снижения модуля емкостного сопротивления паразитного конденсатора инв. вход- земля. Ну и фаза запаздывает, само собой. R-C цепь обыкновенная. Таким образом, в ПФ разомкнутой системы появляется дополнительный полюс. И, к сожалению, ПФ ОУ далеко не всегда можно считать 1-го порядка. Очень сильно зависит от ПФ ОС. Кроме того, существуют изначально "недокорректированные" ОУ, с ограничением Ку замкнутой цепи "снизу", например, не менее 5. У них минимум 2 полюса в полосе ед. усиления.

[yxo]

Можно и интуитивно...При увеличении сигнала емкостное сопротивление не будет изменятся- если принимается линейная модель. Если нелинейная- это особый разговор. А вот при увеличении частоты сигнала модуль передаточной ф-и между выходом и инв. входом начинает уменьшаться в силу снижения модуля емкостного сопротивления паразитного конденсатора инв. вход- земля. Ну и фаза запаздывает, само собой. R-C цепь обыкновенная. Таким образом, в ПФ разомкнутой системы появляется дополнительный полюс. И, к сожалению, ПФ ОУ далеко не всегда можно считать 1-го порядка. Очень сильно зависит от ПФ ОС. Кроме того, существуют изначально "недокорректированные" ОУ, с ограничением Ку замкнутой цепи "снизу", например, не менее 5. У них минимум 2 полюса в полосе ед. усиления.

Да, я просто пропустил слово "частота". Конечно в нашем случае мы не смотрим амплитуду сигнала. Я не говорил, что емкость инв.вх. -выход не образует ничего. Я о том, что 1/Cp_inv *Rf - это ноль а не полюс. Про недокорректированые - это уже совсем другая тема

99%. 1tau - 63%.

да, 100 - 0,67 = 99,33%. Не понятно написал. Спасибо Я хотел сказать, что 5 тау часто бывает недостаточно