【经验】容性负载导致运算放大器发生振荡及使用隔离电阻来进行补偿的解决方案

2021-06-22 润石科技
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在电子设计中,运算放大器作为一种最常见的元器件被工程师们应用到各种信号调理电路中去。但是,当设计中没有足够的裕量支持运放去带负载的时候,放大器就会因为不稳定而极易发生振荡。


导致运放稳定性问题的最常见原因是输出端的电容,常见的电容负载的电路包括:电容、MOSFET、电缆线、高速光耦等,这些容性负载不能直观看到具体的容值,所以在设计中一定要检查运放输出端是否有连接到上述这几种容性负载。


本文将讨论为什么容性负载会导致稳定性问题,并且将会给出一种使用隔离电阻来进行补偿的解决方案。


润石精密运放RS8522


1、通过相位裕度的大小判断电路稳定性的方法

①相位裕度及增益裕度的概念

相位裕度:放大器开环增益与频率曲线中,180°的相位与开环增益下降至单位增益处的相位之差的绝对值。

增益裕度:放大器开环增益与频率曲线中,180°的相位处的增益与放大器开环增益下降至单位增益处的增益之差的绝对值。

②运放电路稳定性的判断

 表1 相位裕度及增益裕度对应阶跃响应的稳定性

稳定性可用表中的标准来判断。在设计放大器电路时,应确保45°以上的相位裕度,最好有60°以上的相位裕度。增益裕度要确保10dB以上。当相位裕度降低到30°以下,频率特性的图中就会出现凸峰,输出端很小的负载电容就会使电路陷入振荡。


2、运放输出端带容性负载的分析


图2-1 容性负载电路

  图2-2 容性负载电路波特图


如上图2-1及图2-2的电路及对应的波特图所示,10nF容性负载条件下,在Aol曲线上会生成一个极点,同时观察在增益为0dB的频点f对应的相位裕度只有4度左右。对应表格,此时在电路的相位裕度为4度的时候,可得出运放的电路输出是很不稳定的。


由下图中的运放内部等效结构图及对应的波特图,可以看到运放输出端的Ro与输出负载电容Cout会形成新的极点,对应的频率点为 1/(2πRo*Cout)处,最终在该极点以后Aol对应频率曲线下降的斜率会变为-40dB/10倍频,这也是可以判断运放工作在不稳定状态的一个因素之一。

图2-3  运放内部结构及等效电路


3、负载电容的补偿方法

通过在运放的输出端和负载电容之间接电阻的方式,加入一个零点,去抵消由输出阻抗和容性负载产生的极点。新增零点的频率,要保证环路增益曲线下降为0dB时,斜率为-20dB/十倍频,或者对应相位裕度大于45度,如下图3-1和图3-2所示:

图3-1  补偿后的容性负载电路

图3-2 补偿后的容性负载电路波特图


使用输出端串接电阻的方式做零点补偿后的Aol曲线可以看到一个零点抵消了由 Ro和Cout组成的极点,从而使得Aol曲线的斜率回到-20dB/dec,并显著改进了相位裕量。此时,经过零点补偿后的运放工作在稳定状态。

新增零点的频率,要保证环路增益曲线下降为0dB时,斜率为-20dB/10倍频,或者对应相位裕度大于45度。因此要在负载 Aol 曲线等于20dB时对应的频率 Fzero 然后使用左边展示的公式R1=1/(2πFzero*Cout)计算出R1的值。依据波特图中给出的Fzero对应的相位裕度在60度以上,此时电路是稳定的。

需要注意的是不同类型的运放其带容性负载的能力也大不相同,数据手册当中经常会给出测试运放带容性负载能力的测试电路,这一点需要我们与实际应用区分开来。并不是所有的运放的输出带电容能力都很强。


润石科技提供类型广泛的运算放大器,能够更好的满足客户不同种类的应用需求。主要包括精密运算放大器、高速运算放大器、低噪声运算放大器、低失调电压运算放大器、微功耗运算放大器、高压通用放大器、高压高精度运算放大器、专用运算放大器、仪表放大器等系列产品,具有高品质、高性能、选型丰富等特点,广泛应用于医疗电子,汽车电子,消费电子、工业控制等领域!


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描述- 杰华特微电子成立于2013年,是一家快速成长的高性能模拟和数模混合半导体供应商。公司采用自有的先进工艺技术进行芯片设计和制造。公司拥有广泛的产品组合,涵盖DC/DC、AC/DC、线性电源、电池管理、信号链、显示、汽车电子等,应用范围涉及计算机、通讯、工业控制、服务器与数据中心、汽车电子、家用电器、消费类电子、照明等众多领域。

型号- 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

选型指南  -  JW JOULWATT  - 2024/6/24 PDF 中文 下载

圣邦微电子闪耀全球电子成就奖,运算放大器SGM8277-1/2荣膺年度创新产品桂冠

在刚刚落幕的“全球电子成就奖”盛典中,圣邦微电子的SGM8277-1/2运算放大器以其卓越的性能和创新技术荣获“年度创新产品奖”。SGM8277-1/2系列运算放大器以其4MHz的增益带宽乘积、轨至轨输出、低噪声和高电压特性,以及精密的运算性能,为高电压、高精度、低噪声和低功耗的应用领域提供了优化的解决方案。

原厂动态    发布时间 : 2024-11-12

华润微电子(CRM ICBG)功率IC/智能传感器/智能控制电路选型指南

目录- 产品简介和公司介绍    功率IC    电源管理IC    LED驱动IC    BMS IC    无线充电IC    电机驱动IC    音频功放IC    显示驱动电路    智能传感器    MEMS传感器    消防传感器    光电传感器    计量、检测电路    智能控制    人机交互MCU    计量计算MCU    通用性MCU    其它电路   

型号- PC817X,CS54133,CS54134,CS9603EA,CD4069,CS7124,CS9303,PT4123CB,CS7126,CS7128,CS5764M,CS9603EF,CW78DXX,CS0765LZ,HK814X,PT4515BEH,PT4211,PT4515BEK,CS5752A,HK212-A8L,PT4515BED,CS57D03,CS2109(G2),PT4515BEF,CS88M303,CS54123,HK816X,PT4519CD,PT4519CB,PT4126HD,CS6018,PT4126HC,HK211-A4L,CS7138,PT4209,PT6605S-BA,CS32ME102C4,CMP500A,HK218-D6L,CS42273,PT4519CT,PT4561,CS77P21,PT4568,PT4205,PT4567,CS7196C,PT4566,CS2109(G3),PT4565,CS810J,CS77P22,CS810L,HK817X,CS77P23,CS810M,CS77P25,CS810R,CS810S,CS810T,CS4563D,CS6126,CS6125,PT4119,PT6305-AB,PT6605S-AA,PT6305-AC,PT6605S-AB,HKP3532,CS6061S-001,HKP3531,CS5762M,HKP3530,PT6305-AA,HK211-S8L,PT4115,CS6051-001,CS8002,HKA5816XX,CS36J52,CS2171ALO,CS1629D,CS1629C,HKA5833,PT4556NH,CS1629B,PT4556NK,CS1629A,PT4556NJ,CS62083,HKP3556,PT4556NL,CD8227,CS6112S-009,CMPO2MA,CS6588,PT6303-AA,CD7266,CD7388,PT6303-AC,PT6303-AB,PT6303-AE,PT6303-AD,PT6303-AF,CS6080VA-003C,CF393,HK212-A4L,CS16620B,CS7138M-D51,PT4556MJ,CS32F602C4,PT6303-BA,CD7377,CD7378,CD7379,CS6080-002B,CD6283,PT4556NG,PT4556NF,CD6282,PT4125,CF258,CD1619,CS77P67,CS77P68,CS88M310,CS88M312,CD2822,CS4268,CS4269,CS4267,CS4265,CS93F550,CS6562,CS102MD60C4,HK211-S4L,PT6303-CA,CS88F310(G2),PT4271,CS53P89B,HK212-S8L,CS7197,CS1618A,CS77P25Y,CS5227,HK211-D8L,CMP700G,PT4558TG,PT6304-AD,PT6304-AC,CS2077,CS98E373,PT4121E,CS98E370,CD1517,DPM10C60DG,CF358,CS1659,CS2105-S10,HK214-A8L,CS1658,PT4556JS,CS2105-S12,CS3835,CD1875,CS3830,CS1650,CS2116H,CS2116B,PT6010-AB,CS2116A,PT6010-AA,CS77P66B,PT6605-AA,CS6088Y,PT6605-AB,CS2170ALO,CS3708,CS4916,CS3825,PT6010-BA,PT4515BH-BT,CS1640,CS3820,CS1642,PT6302-AA,CS6068-003B,PT6302-AB,CS45M93C,PT4606,DPMO3T60CM,PT4123C,PT4123E,PT4115B,CS2112(G2),CS3818,PT4556LS,CS1637,CS3817,CF339,CS3815,CS1638,PT4562X,CS57103,CS3810,CS1635,PT6303SADS-B,CS57106,CMPO10G,PT6302-BA,PT4514,PT4519,HKA5825-02,HK212-D8L,HKA5825-01,CS6083,PT4211B,CS3809,CS3808,CS3805,CS53P88,CS53P89,CS6102-002,CS1628,PT4556KS,PT6010-DB,PT6010-DA,HK211-D4L,CS88MB11EN,HK212-S4L,CS1620,CMP040,PT6605DW-AA,CMP150A,CS53P90,DPM10T60CG,HK214-A4L,CF4558,CS1618,H1LLX,PT6605M-AD,PT6605M-AB,PT6605M-AC,PT6605M-AA,HKA5813-02,CS5755S,HKA5813-03,HKA5813-04,CW1117,CS2107-M22,CS9502,HKA5813-01,PT4538,PT4515BEH-BT,PT4556FS,CS53P82,PT4558ENS,CF324,CS5755A,PT4126DF,CS5754S,CS2240GO,PT4115EB,CS32ME104C4,CS5755M,CS5755N,CW72M05,PT4115M,CS6052,HK063X,PT4115E,PT4555D,PT4119E,PT4119B,CS9880,CS5753S,DPM30C60DG,CS32ME104C6,CS7106,CS7107,CS7108,CS5754M,PT4554N,CS37AD2,HK212-D4L,PT4554D,PT4554C,CS2918,CS54147,PT6307E-AA,CW1121,PT6307E-AD,CD2030A,HK826X,HKA5812-01,DPM20C60DG,HKA5812-02,CD2030D,CS4532D,PT4553T,HK214-S8L,PT2332CU,PT4553N,CD1691,CS5765N,CS5240GO-S,CS6031,PT4556GS,PT4557ENS,CS2107-A72,PT4565E,CS7194D,CS7194C,PT2342E,PT2342F,HKA5817-01,PT2342C,PT4516NH,PT2342J,CS2109,PT2342G,PT6001-AD,CS2106,CS2108,PT2342L,CS7138Y,CS4524,HKA5817-02,CW78LXX,HKA5817-03,CS3793,CS4762,HK301X,CS4760,CD9088,PT4556L,PT4558FN,PT4556K,PT4556J,CS88M312(G2),PT4556H,PT4556G,PT4556F,CS37A21,PT4515KH,CS32F608C6,CS32F608C4,CS4995,CS4871,CS4993,CS62783,CS4991,HK302X,PT2332EU,HK217X,PT4558EN,CS6035W,CS74HC595,CMP350A,CS6038C-101,PT4558ET,PT6303S-CA,HK214-D4L,CW78MXX,PT4523C,PT2332E,CS3830A,HK214-D8L,PT2332J,PT4515NH,CD7388L,PT4557FN,PT6302S-AA,PT2332L,PT6302S-AB,PT6007B-BA,HK303X,PT2342EU,CS7193R-01A,CS16F5051,CS16F5053,PT4558F,PT4558E,CS88F331,CS45P83,CS88F330,EWM78F128,HK216-A8L,CS4979,CS4977,HK214-S4L,PT6007B-AA,CS16312,CS16311,HK304X,PT6007B-AC,CS0372,PT4557EN,CS7106K,CS6038C-001,PT2332C,CR2511,CS6038C-002,PT4557ET,PT4523AB,PT6605-FA,CS4967,CS2105-M12,CD2003,CD2004,PT2332JU,PT6007B-DA,CS1694,PT4523AD,CS2105-M10,CS7721,CS16620,DPM15C60DG,PT2512,HK216-S8L,CS104MD60C6,HK305X,PT6605-EA,PT6605-EB,PT6605E-AA,HK216-A4L,CS104MD60C4,PT2626CE,PT2626CF,PT4536C,CS3629,PT2333L,PT4536B,PT4559CF,CS4956,CD2111,HKA5831-01,HKA5831-02,CS36S52,CS6079N,PT2501,PT2622,HK306X,CS36B11ET,PT4559CJ,CMP100G,PT2621,PT4119EN,HK851X,CS6112W-009,CS88F361,PT6303S-AC,CS32F302,CS6112W-004,CS88F003,CD2025,CS3855,CS6067C,CS32ME108C6,CS32ME108C4,CS3850,CS88F360,PT2332LU,CS98P154Y,CS9803,PT6001-CB,PT6001-CA,PT6001-CC,CD2031,PT2533,CMP200G,PT2531,PT6010P-AB,PT6010P-AA,PT2603AE,PT2603AD,PT2603AC,PT6605-GA,DPM04T60AM,CS7752,PT6010-HA,CD5888,CD5890,PT6010E-AA,CS12P22,HK308X,CS9816,CD4440,PT6605D-AA,PT1311,CS6038C-201,CS6069B-001,HK216-S4L,PM1122,CS5214,CD2050,CS5213,CS5211,PT6117,CS98P370,PT4601J,CS88P419,PT6111,CS3805B,CS3817C,HK216-D8L,CMP700,CS32F604C6,CS32F604C4,CS3817B,CF2903,PT2342JU,CW78XX,CS49P60,CD1191,CS31F550,CS98E154,HK354X,CS32F465,CW431,CW432,CS4228,CS4226,CS4227,CS45M93,CS4588,CS7193-T16C,CS4585,CS2160,CS7193-T16G,CS1192,CS7193-T16F,CS16164,CS7193-T16E,CS7193-T16D,HK216-D4L,PT4603L,PT4603K,HK101X,PT4603J,PT2626EE,6N137,CS98P168,PT2626EF,6N136,CS98P169,6N139,CS98P166,6N138,CW34063,6N135,CS6582ELO,PT4515EK,PT4515EH,PT4515EF,CS4216,PT4515ED,CS6017R,PT4121EB,CS4572,CR2365C,CS4573,CR2365B,CR2365A,HK218-A6L,CS42651,CS6080K-001,HK3120,CS4205,PT6610-AA,HK357X,PT6007V-AB,PT6007V-AA,CS98P171,CS809J,CS809L,CS809M,CS1620B,HKA5818-02,CS809R,C

选型指南  -  华润微电子  - 2023/3/20 PDF 中文 下载

芯炽科技(SIMCHIP)模数转换器/数模转换器/运算放大器/接口芯片/电源管理芯片选型指南

目录- 公司介绍    技术优势    产品选型表    产品信息    模数转换器ADC    数模转化器DAC    运算放大器OPA    电源管理    集成式转换器    接口   

型号- SC3361,SC5103,SC3321,SC5102,SC1462,SC3363,SC1420,SC5107,SC1463,SC5106,SC1224,SC1421,SC3323,SC5104,SC1226,SC1225,SC1467,SC1665,SC3525,SC7510,SC7511,SC7512,SC1252,SC7517,SC1254,SC7518,SC1259,SC7514,SC7515,SC7516,SC7301,SC7302,SC1083,SC1281,SC7501,SC3343,SC3341,SC3303,SC1246,SC1642,SC3542,SC7508,SC1641,SC3301,SC3543,SC1644,SC3548,SC7502,SC7504,SC1205,SC2161,SC8101,SC2245,SC1232,SC3534,SC5115,SC8901

选型指南  -  芯炽科技  - 2023年版  - 2023/5/11 PDF 中文 下载

简析运算放大器电工作原理

本文中润石科技来为大家简析运算放大器电工作原理,希望对各位工程师朋友有所帮助。

技术探讨    发布时间 : 2024-10-30

扬州国芯(Gcore)电源管理IC/运放/比较器/逻辑电路/音频电路/触摸IC选型指南

目录- AC-DC转换开关电源产品系列    DC-DC转换器产品系列    线性稳压器产品系列    音频功率放大器IC系列(AB类)    运算放大器/比较器    时基电路    电话机电路    触摸芯片    专用电路    2018新品   

型号- DS1302,LM386,XL1410,GC4054,GC4056,L4960,LM3915,LM3914,GC386,LMV358,NE556,NE555,GC2273,LV358,LM358S,KA7500,LM311,LTC4056,L293,L298,GC4560,TDA2030,FT232BL,LTC4054,GC2269,KA2284,GC2263,MX618,GC13700,U211B,LM78MXX,TL072,TDA2003,TDA2005,LM1084,LM1085,KA3843,KA3842,OB25XX,GC78MXX,GC6283,GC6282,LM258,GC9034,GC1302,GC4536,TL082,GC4538,TL084,GC1025A,GC8054,GC2907,LMV321,GC8128L,LM2907,GC4532,GC4535,HT4560,LM34119,KA2411,SC4001,LM358,GC4001,GC34119,L298N,OB2535,GC1410,OB2536,OB2538,GC2068,CD6283,SGM8054,TL062,CA3140,GC232BL,CD6282,OB2532,LM13700,LV321,LM324,GC518,APA2068,OB2263,SG3526,SG3524,SG3525,OB2269,MOS555,TS08,LM331,TS04,OP07C,OB2273,7555,TS01,74HC922,74HC923,AM1025,GC2284,MC34018

选型指南  -  扬州国芯 PDF 中文 下载

润石科技(RUNIC)车规级模拟芯片选型指南

目录- 公司简介    车规级产品介绍    车规级产品   

型号- RS4G00,RS6331,RS6332,RS550,RS4G86,RS6334,RS2252,RS2099,RS2253,RS1G17,RS2251,RS621PXF-Q1,RS4G08,RS1G14,RS0102,RS0104,RS8T245YS24-Q1,RS722PXK-Q1,RS0101,RS6332PXM-Q1,RS6332XK-Q1,RS624PXQ-Q1,RS431AYSF3-Q1,RS6331PXF-Q1,RS6G14XP-Q1,RS0108,RS622XQ-Q1,RS621P,RS8521,RS1T34XF5-Q1,RS8522,LM2901XQ-Q1,RS6334PXQ-Q1,RS0104YUTQH12-Q1,RS622PXM-Q1,RS8454XP-Q1,RS824,RS1T34,RS2254,RS706,RS2255,RS393XK-Q1,RS8557XF-Q1,RS821,RS8031XF-Q1,RS822,RS1G32,RS2G00,RS8651,RS2G86,RS622P,RS8652,RS8654,RS2G08,RS331XF-Q1,RS6334PXP-Q1,RS721PXF-Q1,RS2G07,RS2G04,RS1T45,RS1G00XC5-Q1,RS2266,RS432AYSF3-Q1,RS8524,RS2G125,RS2G126,RS4G32,RS621XF-Q1,RS621KXF-Q1,RS2G17,RS8T245,RS2G14,RS1G17XC5-Q1,RS624XQ-Q1,RS8907XF-Q1,RS4G126,RS4G125,RS244YTSS20-Q1,RS624P,RS8032,RS8552,RS721P,RS8551,RS8034,RS8554,RS8414XP-Q1,LM2903XM-Q1,RS8414PXQ-Q1,RS8454PXQ-Q1,RS1T45XC6-Q1,RS8031,RS2251XTSS16-Q1,RS0302,RS2323,RS4T245,RS2166,RS622XM-Q1,RS4G00XP-Q1,RS622XTDE8-Q1,RS722P,RS2G32,RS4T245XTSS16-Q1,RS1G125,RS1G126,RS1G14XF5-Q1,RS2T45,RS2058,RS2057,RS2299,RS8412PXK-Q1,RS0108YQ20-Q1,RS8452PXK-Q1,RS8452XK-Q1,RS8054,RS6G07,RS624PXP-Q1,LM2903XK-Q1,RS622PXTDE8-Q1,RS809,RS2T45XVS8-Q1,RS8051,RS6G04,RS8052,RS0202,RS2227,RS4T245XTQW16-Q1,RS2228,RS0204,RS8412XK-Q1,RS6332PXK-Q1,RS724XP-Q1,RS1G32XF5-Q1,RS810,RS1G08XC5-Q1,RS8T245YTSS24-Q1,RS811,RS0208,RS724P,RS6G17,RS1G00,RS1G86,RS8414XQ-Q1,RS2233YTSS16-Q1,RS1G07,RS1G08,RS6G14,RS1G04,RS622PXK-Q1,RS8411XF-Q1,RS803,RS2117,RS2118,RS1G125XF5-Q1,RS624XTDB14-Q1,RS2233,RS806,RS245,RS1G14XC5-Q1,RS244,RS0104YQ-Q1

选型指南  -  润石科技  - 2022/8/30 PDF 中文 下载

解析运算放大器计算公式

运算放大器是内含多级放大电路的电子集成电路,具有高输入电阻、抑制零点漂移能力、高电压放大倍数和低输出电阻等特点。其输入端包括反相输入端a和同相输入端b,输出电压与输入电压方向相反或相同,具体取决于输入端。运算放大器应用广泛,常用于各种电路设计中,并配有常用的电路图和基本公式供设计和分析使用。本文润石科技来给大家分享运算放大器计算公式。

技术探讨    发布时间 : 2024-10-29

【选型】ROHM(罗姆)汽车电子产品选型指南

目录- 用于xEV的产品    用于动力传动系统&安全性的产品    用于车身&舒适度的产品    用于音频&信息娱乐系统的产品    用于ADAS的产品    用于联网汽车的产品    车载IC    罗姆IC封装    LSI封装    功率元器件    分立式元器件    无源元器件    光学元器件    型号索引   

型号- RBQ20NS65A,RFN20NS6S,RR1VWM4STFTR,BM2LB300FJ-C,RF071MM2S,RSX101VYM30,DTA124TX,RFUH20NS3S,SMF26V,SMLM22WBN1CW1T,2SCR552P,RB058LAM150,SCT2系列,BD50FA1MG-M,2SC4102,RB088LAM-60,RB238NS150,SML-D12Y8W,BD3575HFP-M,BR25H128,VS17VUA1LAM,BD4XXM5FP2-C,RFUH20NS4S,BD50HC5MEFJ-M,BM61M41RFV-C,2SCR553P,BA82904YFVM-C,RSS070N05,BD30GA5MEFJ-M,BA4560YFV-M,BD80C0AWFP2-C,RB298T100,BD18HC0MEFJ-M,MD56V62161R-XXTAL42X,BD46EXX1G-M,RSS060P05,SMF24V,BR25H160,SCT3022ALHR,2SCR554P,SML-D13MW(A),BR25A512,RGPR20BM36HR,CSL1101SBAW1C,RB068L-40 81,BD00GC0MEFJ-M,RD3U041AA RD3U080AA,BA2901YFV-M,RD3P175SN,BU91R65CH-M,BD53XXG-2M SERIES,BZX84B,BZX84C,SML-D14MWA,BD52XXG-2C,RBR30NS30A,BAS40HM,BD82006FVJ-M,MD56V62161M-XXTAL42X,SCT2,SCT3,MD56V72161C-XXTAL42X,KDZLV 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84,BU18JA2VG-C,BD37068FV-M,2S

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选型指南  -  NISSHINBO  - 2023/4/27 PDF 中文 下载

【知识点】运算放大器的选择指标和应用设计指南

随着技术的成熟科技的发展,运算放大器的应用越来越广,在面对各种不同类型的运算放大器的时候,对其选择也有一些常用的技术指示,这为选择到即能满足要求,又能节约资料源起到了很大的作用,本文介绍了几种常用的选用指标。

技术探讨    发布时间 : 2024-10-26

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