É possível que um opamp oscile em uma frequência maior que sua libra esterlina?


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Eu estava instalando um tl3141 em um circuito amplificador de fone de ouvido e ele parece entrar em oscilação de ~ 250mVp-p a 8-10MHz na metade inferior da forma de onda quando alimentado com uma onda senoidal de 1kHz.

Isso é possível, dadas as especificações do opamp (GBP 1.1MHz, taxa de rotação 1.3V / μSeg)? Dada a oscilação medida, a saída teria que girar em algum lugar em torno de 2,75V / μSec, o que está muito além dessa especificação.


Depende do opamp. Por exemplo, o LM741 de baixa largura de banda era um LM748 moderadamente rápido com um capacitor de compensação embutido. Se os estágios rápidos tiverem caminhos de feedback (como suprimentos mal projetados) independentes desse limite, é possível.
Brian Drummond

Se minhas medições / matemática estiverem corretas, a saída está oscilando 250 mV em 0,09 μSeg, que é uma taxa de variação de ~ 2,75 V / μSeg e o dobro da especificação.
gelado

Respostas:


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Alguns amplificadores de potência da Classe AB usam um par de transistor PNP / NPN composto para conduzir a corrente no balanço do lado inferior. LM380 e seu TL3141 usam essa topologia. Para o LM380, as advertências advertem que podem ocorrer oscilações de 5 a 10 MHz, conhecidas por especialistas em áudio como "penugem do lado inferior". Uma rede Zobel é sugerida como uma cura (uma série RC da saída à terra). Um bom desvio de fonte de alimentação de alta frequência também pode ajudar.

insira a descrição da imagem aqui

EDIT : De "Audio HANDBOOK National" (1976),

... A classe B clássica é apenas um PNP e NPN capaz de grandes correntes, mas como o projetista do IC não possui PNPs de boa qualidade, vários resultados são comprometidos. A Figura 4.1.4b mostra o PNP do lado inferior substituído por um arranjo composto de PNP / NPN. Infelizmente, Q2 / Q3 forma um loop de feedback que é bastante inclinado a oscilar na faixa de 2-5MHz. Embora a frequência de oscilação esteja bem acima da faixa audível, ela pode ser problemática quando colocada próxima a um receptor de RF. Entre as técnicas de estabilização em uso, com graus variados de sucesso estão:

  • Colocar um RC externo do pino de saída no terra para diminuir o ganho do NPN. Isso funciona muito bem e aparece em várias folhas de dados como uma cura externa.

  • Utilizando métodos de geometria do dispositivo para melhorar a resposta de frequência do PNP. Isso foi feito com sucesso no LM377, LM378, LM379. O único problema com esse esquema é que influenciar o PNP aprimorado reduz um pouco o balanço de saída utilizável, diminuindo assim a capacidade de potência de saída.

  • Adição de resistência em série com o emissor ou a base do Q3.

  • Tornar o Q3 um PNP de unidade de ganho controlado, que tem a vantagem adicional de manter o ganho quase igual para cada meio ciclo.

  • Adicionando capacitância ao terra do coletor do terceiro trimestre.

Esses últimos três funcionam, às vezes até certo ponto, na maioria dos níveis atuais.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab


Obrigado! Parece o meu problema exato. Editei sua resposta para incluir uma captura de tela da nota de aplicativo. Espero que você não se importe.
gelado

"Fuzzies do lado de baixo" tem algum sinônimo? Estou tentando encontrar mais discussões sobre o fenômeno, mas não consigo encontrar muito com esse termo.
gelado

@Frosty Estou tentando encontrar a referência, vista em um antigo caderno de anotações que disseca os componentes internos do amplificador de potência IC. Tem que cavar mais fundo ... se eu encontrar, vai reeditar.
glen_geek

ti.com/lit/an/snaa086/snaa086.pdf página três. Coloquei uma captura de tela na sua resposta, mas ela está aguardando a revisão por pares. Oh, você está falando sobre os carinhos ...
Frosty

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Voto a favor! Além disso, mesmo sem uma saída CFP, o estágio de saída de um amplificador discreto (ou opamp) pode oscilar em frequências muito acima do GBW do amplificador, se houver muita indutância na fonte ou na fiação das portas / bases, isso pode gerar um feedback positivo e oscilações. Para um opamp, há muito pouca indutância dentro do circuito, mas o suprimento é importante, um desacoplamento catastroficamente ruim pode fazê-lo oscilar.
peufeu 28/09

3

GBP, conforme indicado para o amplificador , se usado como tal, não significa que nenhum efeito de entrada para trilho ou trilho para entrada não possa ter uma largura de banda muito maior e criar surpresas como essa se houver algo insatisfatório em ignorar ou filtrar a energia.

Além disso, com opamps comuns, o GBP é baseado em um ganho de tensão. Dependendo da capacitância da entrada, mesmo na frequência máxima, a maior parte da energia disponível na entrada não é utilizada. Nem a maior parte da energia disponível na saída é geralmente consumida. Agora, basta uma rede passiva intencional ou não intencional (circuito do tanque, parte piezoelétrica, bobina roscada, transformador) que fornece ganho de tensão, mesmo com perda de energia ...

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