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分享 运算放大器相位补偿电容
jiajie270 2016-7-18 09:59
搞了好久的时间,弄一个闭环控制电路,里面涉及到一个恒流源电路,仿真出来老是振荡不停,除非参考电压足够大的时候才可以避免这种现象,分析思路给打乱了,后来经过同事指点,添加了相位补偿电容问题得以解决。 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 添加补偿电容的两个作用 1. 改变反馈网络相移,补偿运放相位滞后 2. 补偿运放输入端电容的影响(其实最终还是补偿相位…… -------------------------------------------------------------------------------------------------- 因为我们所用的运放都不是理想的。 一般实际使用的运算放大器对一定频率的信号都有相应的相移作用,这样的信号反馈到输入端将使放大电路工作不稳定甚至发生振荡,为此必须加相应的电容予以一定的相位补偿。在运放内部一般内置有补偿电容,当然如果需要的话也可在电路中外加,至于其值取决于信号频率和电路特性。 一般线性工作的放大器(即引入负反馈的放大电路)的输入寄生电容Cs会影响电路的稳定性,其 补偿措施见图。放大器的输入端一般存在约几皮法的寄生电容Cs,这个电容包括运放的输入电容和布线分布电容,它与反馈电阻Rf组成一个滞后网络,引起输出 电压相位滞后,当输入信号的频率很高时,Cs的旁路作用使放大器的高频响应变差,其频带的上限频率约为: ωh=1/(2πRfCs) 若Rf的阻值较大,放大器的上限频率就将严重下降,同时Cs、Rf引入的附加滞后相位可能引 起寄生振荡,因而会引起严重的稳定性问题。对此,一个简单的解决方法是减小Rf的阻值,使ωh高出实际应用的频率范围,但这种方法将使运算放大器的电压放 大倍数下降(因Av=-Rf/Rin)。为了保持放大电路的电压放大倍数较高,更通用的方法是在Rf上并接一个补偿电容Cf,使RinCf网络与RfCs 网络构成相位补偿。RinCf将引起输出电压相位超前,由于不能准确知道Cs的值,所以相位超前量与滞后量不可能得到完全补偿,一般是采用可变电容Cf, 用实验和调整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值丝边3~10pF。对于电压跟随器而言,其Cf值可以稍大一些。
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分享 关于模拟开关CD4052的使用特性及精度
1135093386 2015-4-28 19:29
关于模拟开关CD4052的使用特性及精度
为电赛积累点点滴滴的东西吧,制作仪器仪表时经常需要改变增益,现在的程控增益放大器很常见,使用也很方便 但是,成本偏高,这次测试使用了下CD4051模拟开关,与运放UA741组成程控增益放大器,如图 构成反相放大器,通过AB选择端来选通。实际测试参数如下: ___________________________________________________________ B A | IN (V) OUT (V) | G(实际) G(理论) ———————————————————————————————————— 0 0 0.6 0.6 1 1 0 1 0.6 1.84 3.066 2.94 1 0 0.6 4 6.66 6.47 1 1 1.02 10.2 10 10 ___________________________________________________________ 从各个档位理论放大倍数和实际放大倍数来看,再加上电阻阻值误差,应该说CD4052的通道内阻接近理想即接近0, 这种特性很符合仪表类电路设计要求,作为程控增益来用材料来源比较方便。
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分享 运放作为跟随器时,负反馈上加电阻的作用?何时需要加电阻?(转载)
yayasoso 2015-4-14 11:05
运放作为跟随器时,负反馈上加电阻的作用?何时需要加电阻?(转载)
信号源内阻较大时,添加阻值与信号源内阻相同的反馈电阻,可以减少输出失调电压,提高跟随精度。 两种电压跟随器的理想闭环增益都等于一。   在电压跟随器中,共模抑制比的影响将加强。此外,同相端到信号源之间不接电阻对减小定态误差是有利的。   但是,当这个匹配电阻取零,则要求反馈电阻为零,在发生堵塞现象时,反馈回路中电流较大,不利于输入级的保护。所以,在使用中应注意。   加有反馈电阻的跟随器,在电路发生“堵塞”时,对电路有一定的限流保护作用,这是它的优点。但定态误差增大了些。 【注】何为“堵塞”?   电压跟随器本来就是同相运算放大器,同相运算放大器的共同特点之一是同相端和反相端加有共模电压。   一旦这个共模电压超过所允许的共模输入电压范围,假如,反相端信号过大,则会导致输入级晶体管饱和,反相端信号直接加到运放的第二级,使得该反相端的输入性质发生改变,成为同相输入,即负反馈变成了正反馈,输出信号通过反馈回路导致输入级晶体管进一步饱和。这样的结果,放大器当然不在正常工作状态了。既使撤销输入信号,也不会立即恢复到正常状态。这种现象,称作堵塞。   当发生堵塞现象时,若反馈回路电阻又不够大,反馈回路的电流有可能烧毁输入级的晶体管,甚至危害第二级。   为了避免发生堵塞现象,除了选用共模输入电压范围大的运放以外,常常在放大器的输入端加箝位电路,用以保证输入端共模电压不超出运放允许的范围。   当然,堵塞并不是同相运算放大器的专利。在小信号的反相运算放大器中,特别在积分运放之类具有电容元件的电路中,也有可能发生堵塞现象。处理方法与同相放大器类同。
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分享 制作一般PCB需注意的工程问题
hm3lin 2015-1-8 00:44
1.输入输出端不要靠的太近,特别是在高增益情况下 原因: 1)当为正相放大器时,靠近产生寄生电容-正反馈回路-引起震荡;这种震荡与输入信号无关,即是无输入也会发生,其频率由电路结构与寄生电容大小等因素决定。大部分为1MHz以上,随寄生电容大小变化,不仅产生电路震荡,甚至发生工作不稳定和特性变坏的情况。 2)当为反相放大器时,会产生米勒效应-引起高频特性变坏-形成LPF(信号端电阻Rg与米勒电容(A+1)C组成)。 米勒效应:输出信号相对于输入信号具有A倍增益,且为反相。当输入输出存在电容C时,从信号源来看,可以看成恰如在输入与GND之间存在有(A+1)C的电容的现象。 总结:无论正相放大还是反相放大,其输入输出端都不允许靠太近,特别在高增益或在宽频带放大器中!同时,对多级放大器也同样注意此问题。 2.电平差大的线不要靠得太近(电平差30~40dB以上),即使是直流也不允许 原因与上一个类似,高电位的电压波纹有可能会耦合到微弱信号侧,从而使微弱信号侧性能变坏,同时也有可能发生震荡等异常现象。 3.要区分小信号GND与大电流GND 原因: 由于GND存在电阻,大电流流过使其产生一定压降,此压降对大电流侧几无影响,但是却提高了小信号GND的电位,使得特性变坏。 总结:把所有大电流的GND单点接到一起,所有小信号GND单点接在一起,然后两点接一起。承载大电流流动的线要尽可能使布线电阻小且粗的线。 4.电源GND线分开到每个基板上 原因: 当电路较为复杂时,会分成几个基板模块,电源却只有一个,所以如果电源接到一个基板模块上,然后另一个基板的电源取自上一个基板上的电源,依次类推,那么这时会因为每一段电源线都存在电阻,所以,只要其中一个模块电流发生改变(汇总GND的电流增大,则流过该汇总电流的GND压降变大,也就是说,那些模块的地电位被提高-电源电压降低),那么就会使所有模块的电源电压发生改变! 总结:把所有基板模块的电源都并接在电源模块上即可解决问题。 5.电解电容要考虑到电流的流向 原因: 对于滤波电容,例如变压器后的电桥后接的稳压电容,如果实际布线的引出线是从电桥引出而不是在稳压电容引出,那么负载电流不通过滤波电容而直接流到负载电路,这样负载获得的电压会有较大电压波纹,且负载电流越大、滤波电容越大、二极管到滤波电容的布线越细长时越严重! 总结:布线时候注意实际电流流向,电流要先流进电容,然后流出,电容才能发挥最大作用。同时,这一点对电源旁路电容一样有效。 6.减小电流环路面积 原因: 电流环路面积大,受外部磁场等因素影响越大。其它环路的通电导线会产生磁场,环路面积越大,通过越多磁导线-对原电路产生越大影响。 总结:无论是信号线还是电源线,尽量使其面积尽量小,如果允许使用双绞线!否则也尽量使其面积小。 7.将 电源电路、功率电路 与 微小信号电路 远距离分开 原因: 微小信号电路容易受其它电路影响,而电源电路和功率电路处理的信号电平较大,易对其他电路产生影响。电源电路中,变压器是噪声生产大户,而且还有漏磁,所以还要注意变压器安装的方向。 8.尽可能将双晶体管/FET靠近放置 原因: 半导体对温度极其敏感,在以晶体管和FET特性相同为前提来设计电路的话,希望尽可能讲芯片的温度做得相同-尽量靠近做到热耦合。 9.将受热影响的器件远离热源,且考虑热空气的流动 10.注意实际电路板安装、调试等操作的可操作性 例如: 1.开孔位置(螺丝)是否碰及附近导线 2.需要调的元件(如变阻器、可变电容等)是否留够位置使用调试工具 3.安装散热器是否留够足够位置等等 总而言之,尽量从实际出发尽量考虑周全。
个人分类: 实际工程类|898 次阅读|0 个评论
分享 超小信号低噪声放大器(增益大小10dB)
tiankai369 2014-9-14 00:22
超小信号低噪声放大器(增益大小10dB)
系统简介: 某款接收机接收来至 WIFI 发射的信号,由于 WIFI 信号比较小(大约在 -90db 到 -60db 左右),需要通过一种低噪声的放大器,来放大有用信号,提高接收机的灵敏度。 实验目的: 更具协议要求放大 WIFI 小信号。 中心频率: 2.4GHz 带宽大小: 200MHz 增益大小: 10dB 电路板焊接: 电路板测试: 信号源发送信号大小 -90dB 频谱仪测试输出信号大小 -80.83dBm
个人分类: 低噪声放大器|337 次阅读|0 个评论
分享 功率电感中有哪些特性
lan1362267 2014-4-29 10:41
功率电感中有哪些特性 电磁干扰滤波器常常分为信号线滤波器,电源线滤波器,印制线路滤波器,反射型滤波器,吸收型滤波器等几类。 滤波器能有效的去除不需要的信号分量,同时是对被选择信号的幅度相位影响最小的滤波器,电磁干扰滤波器可有效抑制电磁干扰,从频率选择的角度出发,电磁干扰滤波器属于低通滤波器,模拟滤波器和数字滤波器 滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器两种,模拟滤波器会有电压漂移,温度漂移和噪声等问题,分有源和无源两种有源滤波器主要由运放或跨导运放及电阻电容构成。 优点是通带内的信号不仅没有能量损耗、可以放大,负载效应不明显。 缺点是;通带范围受到有源器件(如集成运算放大器)的带宽限制,需要直流电源供电,可靠性不如无源滤波器高;高压、高频、大功率的场合不适用。 无源的滤波器主要由R、L、C构成,数字滤波器是由数字乘法器、加法器、延时单元组成的一种算法或装置。 优点利用了电容和电感元件的电抗随频率的变化,电路比较简单,不需要直流电源供电。 缺点是通带内的信号有能量损耗,负载效应比较明显,使用贴片功率电感元件时容易引起电磁感应,当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大;不适用在低频域。
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分享 基于PWM的限流保护电路的设计研究
terjin 2014-4-15 11:18
  过载保护的功能是指在负载过载情况下能有效保护DC-DC变换器不致由于过热而损坏,即主要是控制功率MOSFET管的过载电流(输入电流)。由于用电负载不同,对过载保护功能要求也不同。如卫星控制系统要求过载后DC-DC变换器不能断电,因此采取限流保护;有效载荷系统要求可以在过载后DC-DC变换器断电,因此采取截流保护。本文提出了一种基于PWM的限流保护电路的设计方法,以及设计验证。   2 电流环控制方式的过流保护   电流型控制是双环控制系统,由开关器件的峰值电流信号反馈的电流环(内环)和输出电压信号反馈的电压环(外环)构成。功率变换部分是由电流环控制的电流源,电压外环控制功率级的电流环。电流内环负责输出电感的动态变化,而电压外环只需控制输出电容。   电流型控制方式的PWM有多种,诸如UC1842(3、4、5)系列、UC1846、UC1825(电压型和电流型)等,都设计了基于电流环的过流保护功能。   以UC1842为例,其工作原理是功率开关管由振荡器起始导通,当峰值电感电流达到误差放大器输出建立的门限电平时终止,这样使得在逐周基础上反馈的误差信号控制峰值电感电流。即电流取样信号逐周与误差放大器的输出电平比较,产生驱动脉冲来控制功率开关管的导通时间,从而实现闭环输出。在过流状态下,由于峰值电感电流斜率比较大,使得逐周比较产生的驱动脉冲很窄,从而大大限制了功率开关管的导通时间,实现了限流保护,是一种峰值电流控制方式。其峰值电感电流受误差放大器输出电压的控制,见式其中:VE为误差放大器的输出电压;RS电流检测电阻。   但根据多年工程实际验证,仅仅依靠电流环控制方式的过流保护不能有效的限制输入电流,电路仿真和试验测试结果比较一致,下面给出基于PWM 1845的电流环过流保护的仿真结果。仿真电路见图1,结果见图2.可以看到过流后输入平均电流为0.65A.   用电流采样信号控制PWM误差放大器反向输入端的过流保护   为了有效实现过流后限制输入电流,设计了一种用电流采样信号控制PWM误差放大器反向输入端的过流保护电路。   电路基本工作原理如下:图3中的三极管V2接成射极跟随器形式,电流互感器采得的输出端的电流信号作为控制信号来控制V2.正常输出时,电流取样信号电压很低,使得射随器输出电压低于误差放大器反向输入端(反馈端)设定电平,图3所示的过流保护电路不影响DC-DC变换器的正常输出特性。当输出过流时,电流取样信号电压增大,使得射随器输出电压高于误差放大器反向输入端设定电平,误差放大器输出电压Ve降低,PWM的驱动信号变窄,使输出电压降低,输入电流最终稳定在某一个值上。仿真电路见图4,结果见图5.可以看到过流后输入平均电流为0.157A.   用电流采样信号控制PWM误差放大器输出端的过流保护   从上述电路可以看出,相较于直接利用PWM电流环的过流保护,输入电流有明显降低,但源端仍有0.157A的电流,主要原因是该控制方式是平均电流控制方式。过流控制信号是将输出电流取样并整流成直流信号,通过误差放大器输入端参与比较形成驱动脉冲。因此当过载时,经过数个周期积累周后形成的过流控制信号输入到误差放大器反向输入端,使得误差放大器输出为低电平,此时无驱动脉冲输出,电源输出降低;又经过数个周期后,由于电源输出降低,过流控制信号也降低,此时又产生驱动脉冲输出,使电源输出升高。如此周而复始,使电源间歇振荡输出,从图5中也可以看出,输入电流也是间歇振荡波形。   为了进一步优化过流保护方式,将图3所示的过流保护电路改进如下:将控制管V2的集电极接到误差放大器的输出端,射级接地。   当DC-DC变换器工作于正常闭环状态时,PWM误差放大器工作在线性放大区,其输出电平取决于输入误差信号电平和放大器的增益。图6中的三极管V2工作在截至区,图6所示的过流保护电路不影响正常DC-DC变换器的正常输出特性。   本文设计的基于PWM的过流保护电路,是一种通用的DC-DC变换器过流保护电路,可靠性较高,可以有效地保护DC-DC变换器过载时由于过热而损坏。
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分享 数字万用表的常见故障有哪些
szkinghood 2014-1-13 10:25
  1.数字万用表电阻挡无法测量 首先从外观上检查电路板,在电阻挡回路中有没有连接电阻烧坏?若有,则必须立即更换;若没有,则要对每一个连接元件进行测量,有坏的及时更换;若外围都正常,则测量集成块损坏,必须更换。   2.数字 万用表 电压挡在测量高压时示值不准,或测量稍长时间示值不准甚至不稳定 此类故障大多是由于某一个或几个元件工作功率不足引起的。若在停止测量的几秒内,检查时发现这些元件发烫,这是由于功率不足而产生了热效应所造成的,则必须更换该元件(或集成电路)。   3.数字万用表电流挡无法测量 此类故障多数是由于操作不当引起的,可检查限流电阻和分压电阻是否烧坏?若烧坏,则应予以更换;然后检查与放大器的连接导线是否损坏?若损坏,则应重新连接好;若不正常,则更换放大器。   4.数字万用表示值不稳,有跳字现象 检查整体电路板是否受潮或有漏电现象?若有,则必须清洗电路板并做好干燥处理;输人回路中有无接触不良或虚焊现象(包括测试笔),若有,则必须重新焊接;检查有无电阻变质或刚测试后有无元件发生超正常的烫手现象,这种现象是由于其功率降低引起的,若有此现象,则应更换该元件。   5.数字万用表示值不准 这种现象主要是由测量电路中电阻或电容失效引起的,必须更换该电容或电阻。检查该电路中电阻的阻值(包括热反应中的阻值),若阻值改变或热反应变值,则应更换该电阻;检查A/D转换器的基准电压回路中的电阻、电容是否损坏?若损坏,则予以更换。
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