Що особливого у “стабільності виграшу єдності”?

Як вже згадувалося в таблицях даних opamp, як ця . Я думаю, що стабільність є проблемою при більшій прирості через коливання. Які проблеми з виграшем єдності?

Стабільність залежить не тільки від посилення, але і від фази. Якщо інвертуючий підсилювач має фазовий зсув 180 °, то загальний зсув фази становить 360 °, і один з критеріїв Бархаузена для коливань виконується.

Підсилювачі відрізняються своєю здатністю бути стабільними, навіть якщо зовнішня схема є оптимальною. Для оцінки потенціалу стійкості для конкретного типу підсилювача потрібні графічні дані як для "підсилення проти частоти", так і для "фази проти частоти" підсилювача відкритого циклу. Якщо фазова характеристика виявиться! 180E на частоті, де посилення вище одиниці, негативний зворотний зв'язок стане позитивним зворотним зв'язком, а підсилювач фактично витримає коливання. Навіть якщо затримка фази менше! 180E і не відбувається стійких коливань, відбудеться перегин та можливість коливань коливань, спровокованих зовнішніми джерелами шуму, якщо фазова характеристика не буде "достатньо меншою" -180 ° для всіх частот де виграш вище єдності. "Досить менш" фазова межа . Якщо фазова характеристика становить -135 °, то межа фази становить 45 ° (величина "менше" -180 °). Власне, фазова межа, яка представляє інтерес для оцінки потенціалу стійкості, повинна також включати фазовий відгук ланцюга зворотного зв'язку . Коли цей комбінований запас фази становить 45 ° або більше, підсилювач досить стабільний. Число 45 ° - це "велике правило", а більший запас фази дасть ще кращу стабільність та менший промах.

Часто, але не завжди, найнижчий запас фази знаходиться на найвищій частоті, яка має посилення вище єдності; тому що завжди існує деяка затримка, незалежна від частоти, яка представляє більше градусів на більш високих частотах. Підсилювач з фазовим запасом 45E при більш високій частоті посилення відкритого циклу єдності називається "коефіцієнт підсилення єдності стабільний". Необов'язково, більшість типів підсилювачів можуть бути компенсовані стабільністю підсилення одиниці при деякій жертві при швидкості нахилу або високому частоті. Якщо стабільність вважається першочерговою, слід здійснювати компроміс. Стабільність виграшу єдності означає стабільну роботу при найнижчому підсиленні замкнутого циклу, де стабільність зазвичай найгірша.

( звідси )

Подальше читання
Чому зворотній зв'язок єдності найскладніший для стабільності?

Виграш об'єднання досягається застосуванням 100% зворотного зв'язку до підсилювача високого посилення. Буде зсув фаз між входом і виходом, і коливання відбувається, коли зсув фази дорівнює або перевищує 180 градусів на будь-якій частоті, де коефіцієнт посилення відкритого циклу більший за одиницю (насправді завжди на практиці на діапазоні частот.)

Ситуація з високим рівнем зворотного зв’язку щодо отримання єдності - це найскладніша ситуація, коли можна уникнути певної частоти (як правило, у верхній частині діапазону відгуку), що має фазовий зсув на 180 градусів.

На практиці "трохи менше 180 градусів" недостатньо добре, оскільки підсилювачі, що наближаються до коливань, будуть "дзвонити" і створювати небажану перехідну реакцію на швидких краях або на сигнали з компонентами більш високої частоти. Тому необхідний ступінь "фазового запасу", щоб зсув фази в системі було чітким на 180 градусів на всіх частотах, які можуть виникнути, щоб утримувати підсилювач подалі від областей, де він починає погано вести себе.

Корисні Jensen AN001 - Деякі поради щодо стабілізації операційних підсилювачів

Негативні відгуки стабілізують підсилювачі, тоді як позитивні відгуки дестабалізують їх.

Через паразитарний опір і ємність підсилювач неминуче закінчується, виконуючи функцію фільтра низької частоти. Це означає, що крім ослаблення відбувається зсув фази. Чим більше ступенів підсилювача, тим більше потенціалу для зміщення фаз.

Частотна характеристика підсилювача з двома або більше ступенями (тобто майже всім підсилювачами) буде містити кілька частот перерви. Навколо кожної частоти розриву фазовий зсув збільшується. Після першої частоти перерви спостерігається приблизно 90 градусів зсуву фази, після другої частоти перерви спостерігається близько 180 градусів зсуву фази (і так далі, але нас справді хвилюють лише перші два).

Фазовий зсув на 180 градусів перетворює негативний зворотний зв'язок на позитивний. Це проблема. Якщо "посилення циклу" шляху зворотного зв'язку в цій точці дорівнює одному або більше, ніж підсилювач буде коливатися.

Тож ми маємо спроектувати наші підсилювачі, щоб коефіцієнт посилення в ланцюзі зворотного зв'язку падав до менше, ніж до досягнення другої частоти перерви. Виробники OP-AMP роблять це, навмисно додаючи ємність (відомий як "компенсація") до своїх підсилювачів, щоб зменшити частоту першої точки розриву і, отже, зменшити коефіцієнт посилення на другій точці розриву. Звичайно, це зменшує пропускну здатність нашого підсилювача.

Але посилення в циклі зворотного зв'язку залежить не тільки від підсилювача, але і від дільника зворотного зв'язку. Чим вище коефіцієнт посилення замкнутого циклу вашого підсилювача, тим менший коефіцієнт посилення у циклі зворотного зв'язку. Неінвертуючий підсилювач коефіцієнта посилення єдності є найгіршим випадком, оскільки він подає 100% виходу на вхід. Тож підсилювачі з низьким коефіцієнтом посилення потребують більшої ємності компенсації, ніж силові посилення.

Тож виробники швидкодіючих підсилювачів дають вам вибір. Іноді це робиться за допомогою різних моделей підсилювача для додатків із низьким і високим коефіцієнтом посилення. Іноді (наприклад, на AD8021) це робиться шляхом встановлення компенсаційного конденсатора зовні.