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作者:Bruce Trump ,德州仪器 (TI) 2012年9月10日
SPICE是一种非常有用的工具,可帮助检查潜在电路稳定性问题。下面介绍一种简单的方法:
图 1 显示了一种非反相放大器,它使用了一个稍有不同的OPA211,这在许多应用中都较为常见。R3-C1是一种输入滤波器。R4是一个输出电阻器,用于在外部连接时避免滥用。CL模拟一条5英尺线缆。
在“运算放大器输出”探测响应,而不仅仅是电路的Vout节点。R4和CL对输出响应滤波,这样Vout便不会出现真正的运算放大器过冲。要想检查稳定性,我们要知道运算放大器正在做什么。
模拟表明运算放大器输出的过冲约为27%。该过冲太大,以至于很难让这种电路在所有条件下都保持稳定。假设为一种二阶稳定系统,它意味着约38°的相位余量。另外,需要注意的是,频率响应显示了相当大的峰值,也即潜在非稳定性的另一种标志。峰值出现在14MHz时,即时域内振铃时段的倒转。一个得到普遍接受的理想稳定性指导原则是45°(或者更大)相位余量,也即20%(或者更低)过冲。
有一些发烧友分析报告,它们可以利用SPICE完成分析—通过跳出环路找到相位和增益余量,从而获得波特图分析。但对大多数相对简单的电路(涉及一个运算放大器的反馈环路)来说,这种方法是指明潜在问题的一种非常好的手段。当然,所有SPICE模拟都依赖于运算放大器宏模型的精确度。我们最好的SPICE模型很优异,但却并不完美。另外,电路差异、非理想元件、电路板布局寄生现象、较差的电源旁路设计等,所有这些都会影响电路。这就是你要构建、测试、进行模拟比较和优化的原因。SPICE是一种很有用的工具,它很重要,但这还不够。
你会如何改善这种电路的稳定性呢?欢迎在下面发表你的评论。
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