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運(yùn)算放大器中的并聯(lián)電容補(bǔ)償

出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2024-12-31 16:57:09 | 323 次閱讀

  通過(guò)并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償
  使極點(diǎn)占主導(dǎo)地位的一種強(qiáng)力方法是有意向負(fù)責(zé)最低極點(diǎn)頻率的節(jié)點(diǎn)添加電容?! ≡谏弦黄恼轮?,我們介紹了下面圖 1 的兩極運(yùn)算放大器模型,其中 f 1 是最低極點(diǎn)頻率。


  圖 1. 運(yùn)算放大器的近似交流模型。
  然后,我們使用圖 2 的 PSpice 電路生成圖 3 的圖。
  圖 2. PSpice 電路繪制由 R 4 確定的 20dB 步長(zhǎng)的閉環(huán)增益。
  圖 3. 圖 2 電路針對(duì)不同反饋量的閉環(huán)增益。
  這些圖表明運(yùn)算放大器需要進(jìn)行頻率補(bǔ)償,以防止出現(xiàn)增益峰值,尤其是在較低閉環(huán)增益時(shí)。
  一旦我們決定了單位增益操作的交叉頻率f x 的位置,我們就可以通過(guò)利用補(bǔ)償增益的增益帶寬積的恒定性找到f 1的新值,或者0 × f 1(新) = 1 × f x,從而給出
 f1()=fxa0
  公式1
  一個(gè)好的起點(diǎn)是施加f x = f 2,因?yàn)樗苋菀滓詭缀畏绞娇梢暬?br>  對(duì)于圖 2 的電路,我們得到f 1(new) = f 2 / a 0 =2.546 Hz,并通過(guò)令 1/找到所需的補(bǔ)償電容C c (與C 1并聯(lián))的值[ 2πR 1 (C 1 + C c ) ] = 1(new),得出C c = 62.51 nF。
  重新運(yùn)行圖 2 的電路,但添加了如圖 4(如下)所示的C c,我們獲得了圖 5 的圖。除了單位增益情況外,所有配置文件現(xiàn)在都免受峰值影響,因?yàn)槊總€(gè)配置文件都具有 90° 相位利潤(rùn)。
  圖 4.  PSpice 電路繪制并聯(lián)電容補(bǔ)償后以 20 dB 為步長(zhǎng)的閉環(huán)增益。
  圖 5. 圖 4 電路的閉環(huán)增益。
  將圖 5 與圖 3 進(jìn)行比較,我們發(fā)現(xiàn)消除峰值的代價(jià)是開(kāi)環(huán)帶寬大幅降低。事實(shí)上,開(kāi)環(huán)帶寬fo 1從 6.366 kHz 減小到 2.546 Hz。
  單位增益響應(yīng)產(chǎn)生的少量峰值是由于通過(guò)讓f x = f 2我們施加 30 dB/dec 的 ROC,這意味著? m  ≈ 45°的相位裕度。如果需要更高的? m ,則f x必須低于f 2,這樣
 fx=f2tan?m
  公式2
  例如,對(duì)于 m ≈ 65.5°,這標(biāo)志著峰值的開(kāi)始,我們需要施加f x = f 2 /(tan 65.5°) = f 2 /2.194。因此,我們需要C c = 62.51×2.194 = 137 nF,并且我們得到f 1(new) = 2.546/2.194 =1.16 Hz。
  從教學(xué)的角度來(lái)看,并聯(lián)電容補(bǔ)償很有吸引力,了解這一點(diǎn)很重要,但僅此而已。它不僅會(huì)導(dǎo)致帶寬急劇減少,還會(huì)減慢其他動(dòng)態(tài),例如轉(zhuǎn)換速率和全功率帶寬。我們將在下一篇關(guān)于米勒頻率補(bǔ)償?shù)奈恼轮杏懻撘环N更實(shí)用、更廣泛使用的方法。

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