Estaba leyendo la hoja de datos de MCP6072 . Vi un parámetro llamado "margen de fase" (tabla 1-2, página 4). Hasta donde sé, "margen de fase" es un término de ingeniería de control e implica la diferencia de fase entre entrada y salida cuando la ganancia es la unidad. No entiendo el significado de este término en la terminología opamp. El margen de fase típico de este opamp se da a 57 o . Que significa eso?
Respuestas:
El margen de fase PM es una medida para la estabilidad de un sistema con retroalimentación. Y, por lo tanto, también se aplica a los amplificadores operacionales. El PM se define para la GANANCIA DE BUCLE del sistema, es decir: abra el bucle en un nodo adecuado y mida / simule la ganancia y la fase alrededor del bucle completo. Entonces, el PM es la DIFERENCIA entre la fase medida y -360 grados (eso significa: La "distancia" a la condición de oscilación, retroalimentación positiva) en la frecuencia que da ganancia de bucle de unidad. Sin tener en cuenta la inversión de fase en la entrada inversora, el PM es la "distancia" a -180 grados.
Ahora, para un opamp, la situación más crítica surge con una retroalimentación del 100% (operación de ganancia unitaria). En este caso, el factor de retroalimentación es la unidad y la ganancia de bucle es idéntica a la ganancia de bucle abierto Ao del opamp. Normalmente, solo esta condición se usa para especificar el PM en la hoja de datos del opamp.
Resumen: El PM dado para un opamp es la DIFERENCIA entre el cambio de fase del opamp y -180 grados a la frecuencia de ganancia unitaria.
Un amplificador operacional es un "sistema de control" y el margen de fase se define como la diferencia de -180 grados de la fase de la función de transferencia de bucle abierto cuando la magnitud es la unidad. Esto le permite predecir la estabilidad y la respuesta del sistema cuando cierra el ciclo con una cantidad dada de comentarios.
Un amplificador operacional generalmente se compensa con un polo dominante, por lo que la función de transferencia es aproximadamente Ao / (1 + s / wo) donde wo es la frecuencia del polo dominante y Ao es la ganancia de CC. Esto implica un margen de fase de 90 grados. En la práctica, el Ft de los transistores provoca un cambio de fase adicional y el polo dominante se establece de modo que el cruce de 0 dB se produzca con un margen de fase razonable.
Margen de fase es la cantidad de margen de cambio de fase en la ganancia unitaria que podría causar inestabilidad u oscilación.
90 grados es el teórico ideal, 0 es NG, 45 grados tendrá un exceso, 60 grados es una solución práctica. El margen de fase muestra una compensación entre el tiempo de subida y el sobreimpulso.
Los amplificadores operacionales se usan con retroalimentación, esto hace posible que oscilen, lo cual es malo a menos que esté diseñando un oscilador.
El margen de fase básicamente establece cuán estable es el amplificador operacional, es decir, la distancia del ángulo de fase desde el punto de oscilación, en la peor configuración de ganancia unitaria.
La adición de capacitancia parásita de entrada y salida, pero especialmente la capacitancia de carga, puede causar un cambio de fase que reduce el margen de estabilidad.
Típicamente, se agrega una pequeña resistencia a la salida para compensar una carga capacitiva "grande", pero esto, por supuesto, reduce la ganancia efectiva. La capacitancia de entrada suele ser un problema menor, pero también se puede compensar.
Muchos amplificadores operacionales están compensados internamente por las condiciones de uso típicas, pero no todos lo están.