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

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

1) Простейшее решение: В даташите рекомендуют резистор обратной связи 0 Ом при КУ = +1.

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

Подключение нагрузки в 100 ом эффекта не даёт. А проблемв а том, что Ку нужен 5...
Это жесть какая-то. В даташите написано: усилитель с полосой в 300 мегагерц. При Ку=5 полоса по уровню 3 децибела указана 30 МГц. Честно скажу, через преобразование фурье не считал, но по-моему если на спектр меандра наложить ту АЧХ которая в даташите нарисована и сделать обратное преобразование фурье, то такие сигналы как в симуляторе никогда не получатся. Сейчас, правда, обратил внимание на какой-то график ФЧХ в даташите, в котором кривая проходит 135 градусов уже на частоте 100 кгц... Так и не понял, ФЧХ чего именно это.

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!


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

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...

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?

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

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.

99%. 1tau - 63%.

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




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

Это верно для апериодического процесса
1-exp(-t/T)
Как-то так.


Все точно.

Да, как-то так. Тут ведь говорилось о переходном процессе. Процесс затухания колебаний можно считать апериодическим.

По моему вы просто не учитываете такой параметр ОУ как скорость нарастания выходного напряжения. Определяется выходным сопротивлением ОУ(максимальным током выхода) и является опредяляющим при усилении "большого сигнала" и ведет к затягиванию фронтов.

Не за что (ШУТКА) но причем здесь 0.67?

Не запутывйте. Скорость нарастания здесь абсолютно непричем. Она не влияет на усиление ни большого, ни малого сигнала.



Все оч просто я привык оперировать с ошибкой от входного сигнала. Вот и имел ввиду, что после пяти тау ошибка выходного сигнала 0,67%. Так как в спецификации усилителей тоже пишется ошибка например settling time 0,01% или 0,1%, а не settling time 99.990%

На усиление нет,на колебательный процесс ещё как,особенно в реальной жизни и с большим кол-вом паразитных емкостей и индуктивностей.

А в чем модель? В PSpice? Посмотрите на нее внимательно. Производители регулярно подсовывают полную чушь с управляемыми генераторами напряжения и т.п.
Кроме того, грамотные производители всегда дают несколько моделей - для расчета шума, потребления, искажений сигнала, скоростных параметров и указывают назначение модели в ее заголовке. Так, что прежде, чем удивлятся - посмотрите внимательно на модель.

Но ваша модель показывает все правильно. Для сохранения устойчивости ОУ его собственный коэффициент усиления линейно падает с частотой. А фазовый сдвиг на самых нижних частотах (до нескольких десятков-сотен Гц) равен нулю, затем он увеличивается до 90 град и стоит там до довольно высоких частот, затем начинает снова расти до и за 180 град. Последняя зона - это уже зона неустойчивости и общий коэффициент передачи (усиление+ ОС) должен быть меньше 1.

Поэтому в вашем случае на частоте 300 МГц (фронт порядка 1 нс) усилитель будет иметь Ку=1 и будет работать крайне плохо. На частоте 30 МГц (фронт порядка 10 нс) Ку=10 и от будет изображать нечто похожее на ОУ, но с низкой точностью. Отсюда и получается ваша картинка, усилитель становится достаточно точным только через время порядка 10 нсек.