Este buffer op-amp está oscilando e não consigo entender por que

Atualmente, esta é a única peça montada na placa de circuito. Este é um circuito de buffer inversor simples que deve estar na entrada. O amplificador operacional (LTC6241HV) é alimentado +/- 5V a partir de uma fonte de alimentação de bancada linear. Os pinos de alimentação são desviados com tampas de 0,1uF.

Estou inserindo um seno de 1KHz e na saída recebo um seno de ~ 405KHz sobreposto ao sinal de 1KHz. Eu tentei construir um segundo PCB, mas os resultados são exatamente os mesmos.

Se alguém souber o que poderia ser a causa disso, ficarei feliz em ouvir.

Ficha técnica LTC6241HV

operational-amplifier buffer oscillation

— user733606
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Uau, 1MEGohm: isso é perigoso. Tente reduzir R1, R3.

— glen_geek

Mais problemático: O capacitor C6, que fornece ao loop uma característica passa-baixo. Como resultado, mudança de fase adicional que reduz a margem de fase - em particular devido à configuração de ganho de unidade

— LvW

Se você precisar de alto Z, adicione um capacitor minúsculo (mesmo alguns PF) em R1 em paralelo. Isso deve ajudar a matar a oscilação. Mas esteja ciente de que a resposta de alta frequência é afetada. Um valor ótimo deve permitir uma resposta plana a cerca de 1 MHz.

— glen_geek

Se você não pode reduzir o R3 (pelo menos para 100k, melhor se ainda mais baixo), pode desviar o R1 com um capacitor, definindo, digamos, 100kHz ou largura de banda inferior. Caso contrário, você pode desviar a entrada não inversora para o terra com, digamos 100kohm, mais ou menos, reduzindo o ganho do loop.

— carloc

Alguém já perguntou sobre a capacitância de carga para este problema? Com qualquer cabo, você xx pF / me a folha de dados especifica a série R versus carga pF por razões de estabilidade. Por que você escolheu este dispositivo para obter -1 de ganho? Qual é a carga pF?

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 /

Respostas:

Os fornecedores de chips desejam que seus usuários evitem erros comuns de projeto, mostrados por exemplos de aplicativos em suas folhas de dados. Este é abordado pela Linear Technology na folha de dados do LTC6241. Também se aplica a muitos outros opamps:

O bom desempenho de ruído desses amplificadores operacionais pode ser atribuído a grandes dispositivos de entrada no par diferencial. Acima de várias centenas de quilohertz, a capacitância de entrada aumenta e pode causar problemas de estabilidade mais amplos se deixada desmarcada. Quando o feedback em torno do amplificador operacional é resistivo (RF), um polo será criado com RF, a resistência da fonte, a capacitância da fonte (RS, CS) e a capacitância de entrada do amplificador. Em configurações de baixo ganho e com RF e RS, mesmo na faixa de quilohm (Figura 4), esse polo pode criar excesso de mudança de fase e possivelmente oscilação. Um pequeno capacitor CF em paralelo com a RF elimina esse problema.

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

— glen_geek
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Como foi sugerido por glen_geek , adicionei um limite de 15pF em R1. Na freq. de oscilação (~ 400KHz), isso tem uma impedância efetiva de pouco mais de 25KOhm. Paralelamente ao 1MOhm R1, esse número permanece praticamente inalterado. Naquele freq. o ganho é de cerca de -0,025, portanto, alta frequência. seja filtrado. A saída é agora uma onda senoidal invertida, como era esperado. Obrigado a todos por suas contribuições!

— user733606

Naquele freq. o ganho é de cerca de 0,025, portanto, de alta frequência. seja filtrado. Você pode explicar o que você quer dizer com isso? Eu pensei que o ganho deste amplificador operacional é (-1). Como chegou a 0,025 e por que é afetado pela frequência?

— Eran

@Eran a 400Khz, o limite de 15pF tem uma impedância de cerca de 26,5Kohm e o R1 quase não altera esse valor, portanto, o ganho que o amplificador operacional tem nessa frequência. é -26,5K / 1M = -0,0265, que é a atenuação nessa frequência mais alta. Isso é comparado com o ganho em uma frequência mais baixa. digamos 5KHz, onde a tampa tem impedância muito maior, portanto o ganho do opamp fica mais próximo de -1. Esse é um comportamento típico de um filtro passa-baixo.

— user733606

Certo! Mesmo que você tenha escrito isso, eu não pensei na impedância do capacitor e do resistor em paralelo, alterando o ganho geral do amplificador operacional - eu pensei que o ganho ainda era (-1) porque existem dois resistores de 1M. Obrigado!

— Eran

+1 Uma das partes de entrada do CMOS que usei bastante possui um front end que consiste em dezenas de MOSFETs em paralelo, organizados em uma matriz XY com metade dos transistores para cada entrada. Dessa forma, as variações na bolacha são minimizadas e o Vos é minimizado. Nem isso nem as consequências (alta capacitância de entrada) são divulgadas na ficha técnica, apesar de serem direcionadas para aplicações de baixa potência, onde resistores de feedback de alto valor são comuns. Talvez a TI não seja tão interessada quanto a LTC.

— Spehro Pefhany

Para equilibrar o circuito, você precisa de um resistor de 499K em série com a entrada (+), pino 3,. Ele cancelará qualquer deslocamento e possivelmente resolverá o seu problema de oscilação.

— Dan_LXI
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