电路问题分析

呜呼哀哉

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如下图所示电路出现问题如下：

1.上面运放的输出V1处用6位半万用表测试，值在uV位大约以1uV/S的速度往下掉，（表笔搭了大约10秒钟，无停止）。

测试反向端对地电压，在11-12uV范围跳动，似乎正常。

如何解释V1下降问题。

2.下面的运放输出在10uV级跳动，最大变化30uV，同样存在输出逐渐下降问题。

测试反向端对地，电压值在22uV左右，1uV的范围跳动，似乎也没问题。

这个运放电路存在什么问题？

chunyang

电路不对，高压输入需先分压，然后运放电路按增益需要确定反馈电阻阻值。

呜呼哀哉

chunyang 发表于 2021-9-23 18:26 电路不对，高压输入需先分压，然后运放电路按增益需要确定反馈电阻阻值。

这个不是这个电路故障的原因吧？

必须负压输入，后面进ADC，所以必须反相一下。

另外，电压跌落似乎是DC-500V的原因。

现在是下面的运放有一个50HZ的纹波，不是电源产生的（上面运放没有），怀疑是震荡，但计算的补偿是对的，不应震荡。

maychang

上面那个运放，计算得输出电压75mV，你的ADC需要75mV输入？

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 08:48 这个不是这个电路故障的原因吧？ 必须负压输入，后面进ADC，所以必须反相一下。 另外，电压跌落似 ...

『另外，电压跌落似乎是DC-500V的原因。』

那你就要同时测量输入端的负500V直流电压和C1两端电压才能够判断是否负500V的原因。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 08:48 这个不是这个电路故障的原因吧？ 必须负压输入，后面进ADC，所以必须反相一下。 另外，电压跌落似 ...

『现在是下面的运放有一个50HZ的纹波，不是电源产生的（上面运放没有），怀疑是震荡』

此电路中运放产生振荡的可能性很小。50Hz纹波，可能是输入的负500V中已经含有这个纹波成份。

呜呼哀哉

maychang 发表于 2021-9-24 10:22 上面那个运放，计算得输出电压75mV，你的ADC需要75mV输入？

这个最大就只能这么多了

呜呼哀哉

maychang 发表于 2021-9-24 10:25 『另外，电压跌落似乎是DC-500V的原因。』 那你就要同时测量输入端的负500V直流电压和C1两端电压才能 ...

这个逆变模块前面是可调LDO供电，明显感觉发热了，测试DC-500，本身以mV级跌落，按比例计算，运放输出就应该uV跌落

呜呼哀哉

maychang 发表于 2021-9-24 10:27 『现在是下面的运放有一个50HZ的纹波，不是电源产生的（上面运放没有），怀疑是震荡』 此电路中运放产 ...

这个不是电源的问题，R4与电源断开，对地测试会产生50HZ信号，值增大越明显，有人分析认为，R4太大，本身就容易引入工频干扰。这点，我开始相信了，R4最大可以达到2000M

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 10:40 这个不是电源的问题，R4与电源断开，对地测试会产生50HZ信号，值增大越明显，有人分析认为，R4太大，本身 ...

没错，电路可能会从周围环境中引入50Hz工频干扰，因为测试环境中充斥着大量50Hz电场和磁场。

另外，为运放供电的电源，也可能引入50Hz工频干扰。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 10:40 这个不是电源的问题，R4与电源断开，对地测试会产生50HZ信号，值增大越明显，有人分析认为，R4太大，本身 ...

你的电路，R4是否可以用到20兆欧甚至2000兆欧，要看你使用的运放型号。

最好把你使用的运放说明书贴出来看看。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 10:40 这个不是电源的问题，R4与电源断开，对地测试会产生50HZ信号，值增大越明显，有人分析认为，R4太大，本身 ...

另一个帖子中你提到此帖上面运放输出没有50Hz成份而下面运放输出有50Hz成份。注意上面运放输出串联的电阻R3是100千欧，下面运放输出串联的电阻R6是10千欧，二者相差10倍。

呜呼哀哉

maychang 发表于 2021-9-24 11:00 另一个帖子中你提到此帖上面运放输出没有50Hz成份而下面运放输出有50Hz成份。注意上面运放输出串联的电阻 ...

都是在RC前面测试的，所以滤波是不会产生影响的。现在有点乱 ，下面那个 运放补偿（噪声增益补偿）进行时计算认为是有效的，可是对电路没一点用处。运放是OPA140，寄生输入电容约在20pF,那个反馈电阻165K，计算会在48K左右产生极点，所以认为肯定不稳定。

现在把反相端的补偿网络去掉，在下面运放的反馈电阻上并联1uF电容，既没有震荡，50Hz的影响也解决了。可是道理说不过去，因为增益电阻R4>>R5，这个电容产生的零极点重合了。完全绕进去了。

maychang

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 11:31 都是在RC前面测试的，所以滤波是不会产生影响的。现在有点乱 ，下面那个 运放补偿（噪声增益补偿）进行时 ...

『都是在RC前面测试的，所以滤波是不会产生影响的。』

如果是在RC之前测量，当然RC数值不会产生影响。

那么，下面运放输出含50Hz纹波的原因可能是R4比R1大得多，受环境中工频电场影响也更大。

gmchen

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 11:31 都是在RC前面测试的，所以滤波是不会产生影响的。现在有点乱 ，下面那个 运放补偿（噪声增益补偿）进行时 ...

补偿运放输入电容，开始那个电路的方法是不对的，应该就是在反馈电阻上并联电容。

运放输入端的分布电容在反馈网络中形成一个极点，你开始那个电路C5增加的还是极点，所以无法补偿。

呜呼哀哉

gmchen 发表于 2021-9-24 12:21 补偿运放输入电容，开始那个电路的方法是不对的，应该就是在反馈电阻上并联电容。 运放输入端的分布电 ...

认为反馈电阻+运放输入电容会导致不稳定。

反馈电阻并联电容的补偿为超前补偿，这种补偿通常是反馈电阻大于增益电阻才有效，现在是增益电阻远远大于反馈电阻，从计算公式来看，根本无效的，但实际就是有效。

这个RG>>RF，中间括号内容应抵消，即使是单位增益稳定，后面括号不考虑时，寄生电容产生的极点根本就等于没处理，可是没震荡

 

PowerAnts

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 08:48 这个不是这个电路故障的原因吧？ 必须负压输入，后面进ADC，所以必须反相一下。 另外，电压跌落似 ...

可能性：

1，运放有一个偏置电流，电路平衡后，挂万用表，万用表的采样分流及空间磁场耦合会破坏这种平衡。

2，可能你的表笔环路感应到了别的甚低频磁场变化，比如说附近有个铁块在移动，太阳黑子等，1uV/V很小。表笔直接短路看一下

电路本身没啥问题

PowerAnts

gmchen 发表于 2021-9-24 12:21 补偿运放输入电容，开始那个电路的方法是不对的，应该就是在反馈电阻上并联电容。 运放输入端的分布电 ...

依我看，楼主需要补偿的不是运放反相端对地的输入电容，而是补偿R1和R4两端的分布电容。若有带宽要求，按其与Rf之比，在Rf两端并电容才是，若是只测直流分量，那可适当并大一点，以响应速度可接受为宜

呜呼哀哉

PowerAnts 发表于 2021-9-24 19:24 依我看，楼主需要补偿的不是运放反相端对地的输入电容，而是补偿R1和R4两端的分布电容。若有带宽要求，按 ...

感谢。

把原先的补偿和R4并联的电容均去掉，测试运放的反相端对地，直流电压只有11uV，可以确定运放没有震荡，不加补偿可以。R4并联的电容对闭环增益有一个低通效果，并到1uF，感觉可以了

PowerAnts

呜呼哀哉 发表于 2021-9-24 20:57 感谢。 把原先的补偿和R4并联的电容均去掉，测试运放的反相端对地，直流电压只有11uV，可以确定运放没 ...

反相放大没3级移相不满足振荡条件，你测到下面的跳动，是因为R5相对较大，R4本身及两端节点及网络的分布电容耦合过来的信号被放大。

R4上的分布电容按1pF计，输入网络是0.1HZ的单极点+10KHz双零点，在R5上并100p应改就很稳定了。若不行，检查R4的分布参数