Стабильность операционного усилителя в неинвертирующей конфигурации

Если в техническом описании (например, AD828 ) говорится, что операционный усилитель стабилен при коэффициенте усиления> 2 (или рекомендует работать с G> 2, следовательно, он явно не является единичным коэффициентом усиления), что мы можем сделать вывод о его стабильности в конфигурации инвертирования в G = -1; G = -2 или G << - 2 (как в любой конфигурации усилителя с трансимпедансом)? Всегда ли он нестабилен в трех вышеупомянутых случаях, если не компенсирован?

— Джанлука Г
источник

Хороший вопрос. Динамическая производительность также указывается при G = -1, поэтому может показаться, что она также стабильна ниже -1, но я не уверен.

— Linkyyy

@Linkyyy Вы уверены, что не имеете в виду: так что может показаться, что он также нестабилен при G = -1 . Цикл не изменяется для G = 1 против G = -1. Это также петля, которая определяет (не) стабильность. G = -1 против G = +1 отличается только способом подачи входного сигнала .

— Bimpelrekkie

Конфигурация трансимпедансного усилителя Я думаю, что трансимпедансный усилитель является плохим примером, поскольку все те, кого я знаю, применяют вход (ток) на входе - так что в основном они все инвертируют . Я думаю, что мы должны рассматривать только усилители напряжения, так как они могут быть инвертирующими и неинвертирующими.

— Bimpelrekkie

Это видеоусилитель, так почему вы даже рассматриваете его как TIA?

— Энди ака

@Linkyyy пропускная способность в -1 значительно ниже, чем в G = + 2. Вы сравниваете яблоки с грушами. Справедливо сравнивать G = -1 против G = 1 или G = 2 против G = -2. BW будет отличаться между G = +/- 1 и G = + / - 2, потому что продукт GBW является постоянным.

— Bimpelrekkie

Ответы:

Стабильность - это функция ПОЛУЧЕНИЯ ШУМА, а не то же самое, что усиление ...

Усиление шума следует формуле для усиления неинвертирующей ступени

N г знак равно 1 + р е / р г

$NG = 1 + Rf/Rg$

Для ступени усиления инвертирующего единства это будет 2, делая деталь стабильной в этой конфигурации.

— Дэн Миллс
источник

Хотя я был аналоговым дизайнером в течение 25 лет, я не знал о «усилении шума», но, глядя на то, что это такое, он тесно связан с усилением контура, которое я использую для оценки стабильности контура. Мне нравится термин «усиление шума», поскольку он подчеркивает, что нет никакой связи между стабильностью и входным сигналом схемы. Хороший материал для чтения: analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-033.pdf

— Bimpelrekkie

Классика Тоби, Грэма, Хельсмана; две хорошие книги

— analogsystemsrf

Что такое НГ для ТИА? Бесконечный (Rg = 0)?

— Джанлука G

Усиление контура является фактором, определяющим стабильность.

Loop Gain = Beta * Ao, где Beta = доля обратной связи = R1 / (R1 + R2) и Ao = усиление в разомкнутом контуре.

1 / бета = усиление шума.

Таким образом, неинвертирующий усилитель с усилением в замкнутом контуре 2 (R1 = R2, Beta = 0,5 и Noise Gain = 2) имеет такую же бета-версию и, следовательно, тот же коэффициент усиления шума, что и инвертирующий усилитель с усилением в замкнутом контуре -1 (R1 = R2, бета = 0,5 и усиление шума = 2).

Это означает, что инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления -1 так же стабилен, как неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 2.

Помимо коэффициента усиления шума, определяющего стабильность, коэффициент усиления шума также определяет полосу пропускания усилителя.

Пропускная способность = GBW / усиление шума.

Таким образом, неинвертирующий усилитель с усилением 2 (R1 = R2) имеет ту же полосу пропускания, что и инвертирующий усилитель с усилением -1 (R1 = R2). Если вы сделаете усиление в замкнутом контуре двух усилителей, равное 2, то инвертирующий усилитель будет иметь ширину полосы, равную 2/3 ширины полосы неинвертирующего усилителя.

Неинвертирующий усилитель с усилением с обратной связью 2 имеет R1 = R2 и усиление шума 2. Инвертирующий усилитель с усилением с обратной связью 2 имеет R2 = 2 * R1 и усиление шума 3.

— Джеймс
источник

Взгляните на таблицу данных для операционного усилителя AD744, который стабилен для неинвертирующих коэффициентов усиления +2 или выше, а также для инвертирующих коэффициентов усиления -1 или выше. Этот операционный усилитель для использования в качестве усилителя единичного усиления требует дополнительной компенсации.

— Джеймс

-1

Стабильность является функцией общего сдвига фаз обратной связи.

1) Rout + Cload: 100 Ом и 100 пф представляют собой постоянную времени 10000 пикосекунд, что приводит к сдвигу фаз на 45 градусов при 100 мегарадиан / секунду 16 МГц. Многие операционные усилители имеют Rout (внутреннее выходное сопротивление) около 100 Ом; у некоторых есть Раут >>> 1Ком.

2) запас по фазе выше 90 градусов: операционный усилитель по фазе в 60 градусов (запас по фазе Unity Gain) имеет сдвиг фазы 90 + 30 = 120 градусов

3) фазовый сдвиг в узле virtual_ground: предположим, что на этом узле 10 пФ, а резистивный эквивалент (Rin || Rfb или Rg || Rfb) составляет 1000 Ом; это дает 10000 пикосекундной постоянной времени или 45 градусов при 16 МГц.

Что спасает сеть обратной связи? Обычно паразитная емкость обратной связи параллельна резистору обратной связи. ИМХО

— analogsystemsrf
источник