把电路设计到金刚石悬崖边上安全么？低频电路中运放稳.....

475627406 · 发表于 2012-12-31 12:06:14

经常看到有人在运放输出进ad前放个电容滤波，这里这个电容需要考虑电路的不稳定性么？

运放开环状态表现为2个主极点，第一个极点通常为几十hz，如果把运放输出放加一个电容》相位裕度减小》运放有可能振荡。

一般人习惯用104电容滤波，这个电容如果直接挂在运放输出端，就会和运放Ro形成一个极点，大概几十k。

如果输出电容足够大，产生的极点频率足够低就会变成成主极点
补偿过的二极点运放再加入主极点似乎是不大可能了

从某方面说因为输入信号变化比较慢，输入信号离后来加入那个极点的上10倍频都很远。那电路是否就安全呢？？

如果去分析这种电路的稳定性，肯定有人会说，你搞个毛线啊！吃饱饭没事干？我电路都弄出来正常工作了，你还在分析。
是呀，实际电路确定能工作，而且看不出一点问题来。

来看看一份ad588电压基准datasheet其中关于输出接电容的说明：

ad588 datasheet的参考电路没有接电容的，不相信你自己看

datasheet中关于输出接电容的说明：

JJ3055在38hot提到，amo坛内某高人说过：ad588输出电容甚用。
楼下那个谁就来了名“输出不加电容还不如不做！”
不知道这样说是依据的什么理论！我就知道降低带宽可以降低输出噪声，别的就不知道了

很多人手个有ad588的板子，如果有兴趣又有条件的可以试试。

可能你会说：好像有必要分析电路稳定性
可是在电路相位裕度不能保证的情况，电路也工作得很好，还去考虑稳定性是否真没必要，闲得蛋疼......

论坛搞电路设计的，别潜水了，指教指教呀
求环路补偿的资料，书

475627406 · 发表于 2013-10-29 11:29:44

现在似乎又有人对此感兴趣，标题表达不清楚，简单述一下这个问题就是：
电路第二极点在几十khz，这个第二极点会造成运放相位裕度不足，
如果电路输入是直流信号，这个第二极点还用考虑不，实际电路会不会不稳定？

475627406 · 发表于 2012-12-31 12:10:34

分析没有考虑1/F曲线，如果把1/F曲线考虑进来，相当于0db线抬高。
问题的方向应该没变吧

yiming988 · 发表于 2013-10-21 15:19:31

楼主的好帖子没人顶，可惜。我支持进AD前不加电容，加这个电容的做法根本就是本末倒置。

Wxy8030 · 发表于 2013-10-21 16:25:03

运放一般不直接加电容吧，都是先加个电阻的吧？

475627406 · 发表于 2013-10-21 16:46:23

Wxy8030 发表于 2013-10-21 16:25
运放一般不直接加电容吧，都是先加个电阻的吧？

这个电阻在TI的相关文档中把他称为RISO

NEWT · 发表于 2013-10-28 22:46:33

太高级了- -看不懂，mark

macaroni · 发表于 2013-10-29 08:36:30

NEWT 发表于 2013-10-28 22:46
太高级了- -看不懂，mark

+1111111111111111111111

AIHHLI · 发表于 2013-10-29 08:55:50

金刚石悬崖边上是什么？

pipi516 · 发表于 2013-10-29 09:08:05

看不懂，mark

RUANJI · 发表于 2013-10-29 09:11:25

Wxy8030 发表于 2013-10-21 16:25
运放一般不直接加电容吧，都是先加个电阻的吧？

先加个电阻是啥意思？

RUANJI · 发表于 2013-10-29 09:12:22

其实，你可以自己画出波特图。
运放的输出阻抗已经给了，再有了电容值，可以算一下，然后改一下波特图，得到新的波特图。

semonpic · 发表于 2013-10-29 10:33:34

直接加个电容，是对环路稳定性不负责的做法。先在电容前面加个隔离电阻，100欧左右。参考TI运放稳定性分析

475627406 · 发表于 2013-10-29 11:13:12

AIHHLI 发表于 2013-10-29 08:55
金刚石悬崖边上是什么？

明明不符合逻辑的做法
可许多人在这样做，
也没见到问题，也没见到出问题

475627406 · 发表于 2013-10-29 11:16:23

RUANJI 发表于 2013-10-29 09:12
其实，你可以自己画出波特图。
运放的输出阻抗已经给了，再有了电容值，可以算一下，然后改一下波特图，得 ...

图2不就是输出阻抗Ro和C改变后的波特图么，结果就是相位欲度不足
你指的是？？

AIHHLI · 发表于 2013-10-29 11:45:04

记得坛子里有TI运放稳定性分析资料，你可以找找看。
我前几天在看运放稳定性相关的资料，看的头大，这几天又落下了。

475627406 · 发表于 2013-10-29 11:55:35

AIHHLI 发表于 2013-10-29 11:45
记得坛子里有TI运放稳定性分析资料，你可以找找看。
我前几天在看运放稳定性相关的资料，看的头大，这几天 ...

我看了呀，我也会分析
分析结果是不稳定，实际电路在工作，该如何看待这个问题

笑笑我笑了 · 发表于 2013-10-29 12:32:40

475627406 发表于 2013-10-29 11:29
现在似乎又有人对此感兴趣，标题表达不清楚，简单述一下这个问题就是：
电路第二极点在几十khz，这个第二极 ...

我觉得相位裕度不足会导致严重振铃，就是调节时间长，超调量大。但是直流信号应该没事。

nome2 · 发表于 2013-10-29 12:53:54

mark 没看懂

reflecter · 发表于 2013-10-29 13:17:37

最近正在料理我们低频优化过的运放(TLC27L2)，带电容震荡的问题
AD588是电压基准？没做过。
LZ讲得很深，盼坛内相关人士前来解答

tlsmf · 发表于 2013-10-29 13:44:02

没见理论高手来解答呢？

RUANJI · 发表于 2013-10-29 15:07:29

475627406 发表于 2013-10-29 11:16
图2不就是输出阻抗Ro和C改变后的波特图么，结果就是相位欲度不足
你指的是？？ ...

假设引入的极点在10K处，则在100K处的相位为180，此时的增益大约还有3dB，即大于零。

因此，相位裕度不够。

RUANJI · 发表于 2013-10-29 15:12:03

475627406 发表于 2013-10-29 11:16
图2不就是输出阻抗Ro和C改变后的波特图么，结果就是相位欲度不足
你指的是？？ ...

假设在这一点引入极点，则相位裕度为0，不会为负数。

所以，只能减小输出滤波电容，0.1uF太大。

lianghao9041 · 发表于 2013-10-29 15:15:34

云里雾里，木有看懂，标记个二天回味

gzhuli · 发表于 2013-10-29 15:42:39

475627406 发表于 2013-10-29 11:29
现在似乎又有人对此感兴趣，标题表达不清楚，简单述一下这个问题就是：
电路第二极点在几十khz，这个第二极 ...

当然是要考虑的。
如果DC就等于一切都不变，那也不需要用运放了。
实际上运放有噪声，电源有噪声，甚至连个电阻都有噪声，负载也会变化，这一切都是不稳定因素，DC电路中运放的作用就是用高开环增益和深度负反馈来不断抵消这些变化。
如果相位裕量不足，运放在抵消这些变化的过程中就会将部分噪声放大，产生振荡。
至于说为什么分析出来不行而实际电路没问题，这个影响因素很多，例如分析时一般没考虑电源内阻，器件模型也不完全准确。
之所以称为相位“裕量”，实际上这是预留的一个安全范围，不是说相位裕量不足就一定会不稳定，而是有可能不稳定，例如一开始没事，后面器件老化就出事，或者大批量产品中99%没事1%出事。

很多蛮干派都会拿着蒙出来的实物说：“看，一点问题都没有”，然后嘲笑相信计算的人是只懂纸上谈兵的学院派。
对于这种人笑笑就算了，没必要跟他们去争论，坚持自己认为是对的路走下去就行了。

R88 · 发表于 2013-10-29 15:57:04

大师说的对啊，只要相位裕度小于0即形成正反馈，只有有微弱的噪声就可以一直被放大。一般设置相位裕度大于45或者60，都是考虑元件参数的变化和寄生参数的影响。。其实DC的上电过程不就是相当于加入一个阶越的过程，如果相位裕度越小，则过冲越大，恢复到稳定值的震荡次数越多。。

理论分析和实际还是有区别的，实际可以还有各种寄生参数的影响。。比如常见的反激电源输出有人会加个小电感用于滤波，但我们知道反激的变压器还有一层电感的意思，两个恒流源串联，岂不冲突，但是由于寄生参数的影响，实际并没问题。。

gzhuli · 发表于 2013-10-29 16:04:14

R88 发表于 2013-10-29 15:57
大师说的对啊，只要相位裕度小于0即形成正反馈，只有有微弱的噪声就可以一直被放大。一般设置相位裕度大于4 ...

反激变压器的电流源经过整流后的滤波电容就变成电压源了。
输出加LC滤波是没问题的，但电压采样反馈要在电感前，否则滤波电路的相移可能影响相位裕度。

R88 · 发表于 2013-10-29 16:11:05

gzhuli 发表于 2013-10-29 16:04
反激变压器的电流源经过整流后的滤波电容就变成电压源了。
输出加LC滤波是没问题的，但电压采样反馈要在 ...

主管关闭时，变压器安匝守恒--有个电流。。。

主管导通期间滤波电感电容在放电--此时有个电流。。因为在不断消耗能量后面的电流小于前面的电流。。两个恒流源串联那。。。

gzhuli · 发表于 2013-10-29 16:21:09

R88 发表于 2013-10-29 16:11
主管关闭时，变压器安匝守恒--有个电流。。。

主管导通期间滤波电感电容在放电--此时有个电流。。因为在 ...

滤波（储能）电容的时间常数远大于开关周期，等效为电压源。

R88 · 发表于 2013-10-29 16:30:26

gzhuli 发表于 2013-10-29 16:21
滤波（储能）电容的时间常数远大于开关周期，等效为电压源。

我是说储能电容之前的部分啊。。主管导通时首先滤波电感的能量先消耗掉，之后电容放电。但是主管关闭时安匝守恒，变压器的电感要满足安匝守恒，而滤波电感又不能让电流越变，此时不就产生冲突了。。。。

大师看下这个：http://www.21dianyuan.com/bbs/29695.html

zzjjhh250 · 发表于 2013-10-29 16:33:17

楼主说的确实是正确。
这个能反映基础知识。
运放一般有两种，一种是有电容补偿，还有一种没有电容补偿。

LZ说的输出带容会导致，第二个极点迅速将增益和相位拉低，会导致电容不稳定。
这个等效极点的位置与，与运放等效输出电阻和外加电容有关。
我个人一般习惯在，ADC输入pin加以一个P级别的电容，尤其在运放输出经过长距离时。
如果噪声偏大，我会选择换运放。凡器件都有噪声。

其实这个问题最明显的地方就是：大家习惯在TL431输出并联电容，当TL431在n级别电容时，噪声明显增大问题。本质上就是这个。

zzjjhh250 · 发表于 2013-10-29 16:34:57

一般相位裕量需要45° 增益裕量需要12db 这个我设计环路的标准！

reflecter · 发表于 2013-10-29 16:42:41

zzjjhh250 发表于 2013-10-29 16:34
一般相位裕量需要45° 增益裕量需要12db 这个我设计环路的标准！

增益裕量需要12db
----------------------------------
12dB(3.98V/V)，敢问增益裕量为何？

gzhuli · 发表于 2013-10-29 16:45:40

R88 发表于 2013-10-29 16:30
我是说储能电容之前的部分啊。。主管导通时首先滤波电感的能量先消耗掉，之后电容放电。但是主管关闭时安 ...

不知道你说啥，你贴的连接是问boost，并且只是LZ“想不明白”，而你前面说的是反激，并且是“实际并无问题”，实际的例子呢？
实际我只见过在整流管脚上套磁珠控制EMI的（相当于个电感，但时间常数相对于开关周期非常小），没见过滤波电容前先串个电感的。

zzjjhh250 · 发表于 2013-10-29 17:07:14

reflecter 发表于 2013-10-29 16:42
增益裕量需要12db
----------------------------------
12dB(3.98V/V)，敢问增益裕量为何？ ...

闭环系统的开环bode plot。
您要是要扣字眼的话，我说错了：应当是-12dB。

R88 · 发表于 2013-10-29 17:17:03

gzhuli 发表于 2013-10-29 16:45
不知道你说啥，你贴的连接是问boost，并且只是LZ“想不明白”，而你前面说的是反激，并且是“实际并无问 ...

哈哈，我也不太明白，大师也没见过那就不讨论了

R88 · 发表于 2013-10-29 17:20:51

reflecter 发表于 2013-10-29 16:42
增益裕量需要12db
----------------------------------
12dB(3.98V/V)，敢问增益裕量为何？ ...

我想增益余量表示的为对正反馈信号的衰减程度：

划红线的但是后面我就没怎么看懂了。。。呵呵。那个RC网络就是指一个串联的RC网络阻值随频率的变化。。

475627406 · 发表于 2013-10-29 17:45:55

gzhuli 发表于 2013-10-29 15:42
当然是要考虑的。
如果DC就等于一切都不变，那也不需要用运放了。
实际上运放有噪声，电源有噪声，甚至连 ...

DC只是说信号变化很慢
请发表一下看法
实际电路中：一个输入主波输出会振荡的电路，上电输入dc（变化很慢），运行一段时间后结果是什么。结果是否不确定么？

475627406 · 发表于 2013-10-29 17:53:57

离发帖快1年了，理论上的东西我基本想通了
实际电路我本应该去亲自测试的，太忙了！！

http://www.amobbs.com/thread-5515834-1-1.html另处有兴趣的可以想想这个问题，我如何分析都和【一步一步做个电流源】原作者分析结果不一至，只因为原作者太牛，我都不感相信自己

争取今年把我计划已久的电源做出来，深入认识下这个稳定性问题

gzhuli · 发表于 2013-10-29 18:51:52

475627406 发表于 2013-10-29 17:45
DC只是说信号变化很慢
请发表一下看法
实际电路中：一个输入主波输出会振荡的电路，上电输入dc（变化很慢 ...

对于临界振荡状态的电路来说，这种情况确实是不确定的。
现实情况往往是上电没问题，用着也没有问题，但遇到不理想的情况，例如输出引线稍长，或者电源质量较差，电路就振起来了。

把电路设计到金刚石悬崖边上安全么？低频电路中运放稳.....

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