放大器为什么会出现这种信号？

littleshrimp

放大器为什么会出现这种信号？ [复制链接]

 

使用LMH6624做的同向放大电路，仿真时正常
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实际使用时输出会有一个80MHz左右的“干扰”
信号使用DAC产生（即使输入端对地短接也会出现同样问题），输出端如果接示波器会看到放大后的波形上有一个80MHz左右的“干扰”
输入端也有一个相同的“干扰”
如果把输出端的示波器去掉，输入端的“干扰”也会消失




去掉输出端的示波器探头,VIN信号为黄色，干扰消失


DAC输出接近0V时的情况

飞翔荷兰人号

你的信号是100M的，那你的示波器带宽是多少？

littleshrimp

飞翔荷兰人号 发表于 2017-12-3 13:01
你的信号是100M的，那你的示波器带宽是多少？

信号是直流，80M的干扰是示波器测出来的

gmchen

你的放大器自激了！注意datasheet中， Description 那一节有下面这段话：
This enables the user to achieve closed-loop gains of greater than 10, in both inverting and non-inverting configurations.
Features 那里也有类似的提示：
Stable for Closed Loop |AV| ≥ 10

gmchen

至于为什么加了示波器才出现自激，不加示波器就正常，原因是：
放大器处于临界自激状态，示波器探头的电容加剧了输出相位移动，使得放大器更加不稳定。
请参考拙帖：小议运放构成的放大器的频响与稳定性
https://bbs.eeworld.com.cn/forum ... 9022&fromuid=735144
关于运放接入容性负载后的稳定性问题
https://bbs.eeworld.com.cn/thread-507695-1-1.html

maychang

楼主没有仔细看datasheet。

littleshrimp

gmchen 发表于 2017-12-3 14:32
至于为什么加了示波器才出现自激，不加示波器就正常，原因是：
放大器处于临界自激状态，示波器探头的电容 ...

刚才做了一些实验，发现输入端对地如果使用跳线就不会出现这种情况，使用20cm长的杜邦线就会出现
后来在输入端对地加了一颗100nF的电容后问题解决了（在看到您的回贴前做的测试，刚才看了您的2个贴子，没找到和我这个问题相似的例子）

littleshrimp

maychang 发表于 2017-12-3 14:58
楼主没有仔细看datasheet。

这句话的意思是“增益小于10时可能会不稳定”吗？

maychang

littleshrimp 发表于 2017-12-3 16:01
这句话的意思是“增益小于10时可能会不稳定”吗？

字面上看，是“闭环增益大于等于10时稳定”。闭环增益小于10的情况，该文没有说。

littleshrimp

maychang 发表于 2017-12-3 16:14
字面上看，是“闭环增益大于等于10时稳定”。闭环增益小于10的情况，该文没有说。

一搬放大器有这样说明的时候一定要在增益大于10时使用吗？

littleshrimp

板子是自己画的，实物连接如下图，后来在VIN+对地加了2颗100nF电容后信号正常

gmchen

littleshrimp 发表于 2017-12-3 15:58
刚才做了一些实验，发现输入端对地如果使用跳线就不会出现这种情况，使用20cm长的杜邦线就会出现
后来在 ...

这种高频运放在使用的时候，通常不会用杜邦线连接（应该画印制板，至少也要用铜箔板自己做一块），所以我在那两个帖子里不提这种情况。杜邦线，尤其是有20厘米长的情况，其分布电感相当大，接入电感后整个电路的相移也变得很严重，所以会引起自激。用并联电容的方法可以矫正一部分相移，但不是一个好办法，因为它会使整个电路的频响变差。

gmchen

Stable for Closed Loop |AV| ≥ 10 这句话，生产商只保证增益大于10时放大器是稳定的，至于小于10是否稳定，那就看使用者的运气了。其实在datasheet中可以看到几个闭环增益曲线，随着增益的减小，在100MHz附近可以看到增益有一个显著的“凸起”，增益越低此凸起越高，增益等于10的那根曲线凸起已经很高了。若此凸起高到使得增益发散那就是自激振荡。这个频率就是自激振荡的频率。

gmchen

最后说一句，如果不是信号频率特别高，最好别用这种高频运放，这种运放比较“难伺候”。如果信号频率很高非此运放不可，那么开始时就要考虑各种分布参数的影响。

littleshrimp

gmchen 发表于 2017-12-3 16:37
这种高频运放在使用的时候，通常不会用杜邦线连接（应该画印制板，至少也要用铜箔板自己做一块），所以我 ...

是画的板子 通用评估板 11楼是连接图 没使用SMA连接 这个板子是两层板 设计时也没有考虑高频问题 因为没有其他放大器了就焊的lmh6624 没想到出这个问题 像您说的那样 这种放大器不好伺候 我再试试不行只能换放大器了

dragongtr

我建议你先查一下你的电源的纹波噪声，还有对应运放的PSRR。另外接地线构成的接地环会造成很严重的天线效应，尽量减小你的输出到示波器的地线的长度。另外，高速运放底下一般不铺地，容易影响运放S参数。另外会导致干扰的产生。另外版图上不需要的反馈链路的线割掉！！！

littleshrimp

dragongtr 发表于 2017-12-4 09:44
我建议你先查一下你的电源的纹波噪声，还有对应运放的PSRR。另外接地线构成的接地环会造成很严重的天线效应 ...

电源使用的射频LDO应该不是电源的问题，PCB不是为高频设计的，应该和PCB布局和外围接线有关，现在不太清楚这个“干扰”信号的产生过程

gmchen

从你的版图来看，那根20厘米的杜邦线围了一个圈，就是一个环形天线，周围的任何噪声都可能进入运放，不仅高频噪声，甚至50Hz的工频都可能感应进入！

littleshrimp

gmchen 发表于 2017-12-6 13:48
从你的版图来看，那根20厘米的杜邦线围了一个圈，就是一个环形天线，周围的任何噪声都可能进入运放，不仅高 ...

从实验结果看一定是这个杜邦线引入的干扰造成的，因为使用跳线帽就不会有这种现象
还有一个问题是输入端（杜邦线）上的干扰信号只有在接示波器的时候才会一下出现
不接示波器时看不到持续的正弦信号，这说明这个干扰不是一直存在的

问题是在输出端接示波器和使用杜邦线时，杜绑线上的某一次干扰信号使放大器自激吗？
为什么自激时输入端（杜邦线)上会测量到和放大器输出端一样的波形？
看起来好像是输入端引入的持续高频信号经放大后由放大器输出端输出一样，输入端只是一根闭合的导线，也不会有持续的高频干扰信号，那输入端的这个信号是怎么来的呢？
是输出端产生了射频信号反馈到输入端，然后再经过输出端放大再回到输入端吗？

gmchen

littleshrimp 发表于 2017-12-6 15:29
从实验结果看一定是这个杜邦线引入的干扰造成的，因为使用跳线帽就不会有这种现象
还有一个问题是输入端 ...

上次说过，你的放大器由于放大倍数不够大，存在临界自激的状态。没有接入示波器时可能还不足以引起自激（环路增益还不够），而接入示波器后，由于示波器探头电容的影响，传递函数极点频率的增益加大，此时杜邦线上感应的信号就足以引起自激。