Este búfer de amplificador operacional está oscilando y no puedo entender por qué

Actualmente, esta es la única parte ensamblada en la placa de circuito. Este es un circuito de búfer de inversión simple que debe estar en la entrada. El amplificador operacional (LTC6241HV) se alimenta a +/- 5V desde una fuente de alimentación de banco lineal. Los pines de alimentación se eluden con tapas de 0.1uF.

Estoy ingresando un seno de 1KHz y en la salida obtengo un seno de ~ 405KHz superpuesto en la señal de 1KHz. He intentado construir una segunda PCB pero los resultados son exactamente los mismos.

Si alguien sabe cuál podría ser la causa de esto, me alegrará saberlo.

LTC6241HV Hoja de datos

operational-amplifier buffer oscillation

— usuario733606
fuente

Wow, 1MEGohm: eso es peligroso. Intenta reducir R1, R3.

— glen_geek

Más problemático: el condensador C6, que le da al bucle de ganancia una característica de paso bajo. Como resultado, un cambio de fase adicional que reduce el margen de fase, en particular debido a la configuración de ganancia unitaria

— LvW

Si necesita alta Z, agregue un pequeño condensador (incluso algunos pf) a través de R1 en paralelo. Eso debería ayudar a matar la oscilación. Pero tenga en cuenta que la respuesta de alta frecuencia se ve afectada. Un valor óptimo debería permitir una respuesta plana de aproximadamente 1 MHz.

— glen_geek

Si no puede reducir R3 (al menos a 100k, mejor si es aún más bajo), puede derivar R1 con un condensador, estableciendo un ancho de banda de 100kHz o menos. De lo contrario, puede derivar la entrada no inversora a tierra con, digamos, 100kohm más o menos, reduciendo la ganancia del bucle.

— carloc

¿Alguien ha preguntado sobre la capacidad de carga para este problema? Con cualquier cable, xx pF / my la hoja de datos especifica la serie R vs carga pF por razones de estabilidad. ¿Por qué elegiste este dispositivo para ganar -1? ¿Cuál es la carga pF?

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Respuestas:

Los proveedores de chips están interesados en que sus usuarios eviten errores de diseño comunes, que se muestran mediante ejemplos de aplicaciones en sus hojas de datos. Linear Technology aborda este tema en su hoja de datos para LTC6241. También se aplica a muchos otros opamps:

El buen rendimiento de ruido de estos amplificadores operacionales puede atribuirse a dispositivos de entrada grandes en el par diferencial. Por encima de varios cientos de kilohercios, la capacitancia de entrada aumenta y puede causar problemas de estabilidad del amplificador si no se controla. Cuando la retroalimentación alrededor del amplificador operacional es resistiva (RF), se creará un polo con RF, la resistencia de la fuente, la capacitancia de la fuente (RS, CS) y la capacitancia de entrada del amplificador. En configuraciones de baja ganancia y con RF y RS incluso en el rango de kilohmios (Figura 4), este polo puede crear un cambio de fase en exceso y posiblemente una oscilación. Un pequeño condensador CF en paralelo con RF elimina este problema.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

— glen_geek
fuente

Como sugirió glen_geek , agregué un límite de 15pF en R1. En el freq. de oscilación (~ 400KHz) esto tiene una impedancia efectiva de poco más de 25KOhm. Paralelamente a 1MOhm R1, esta cifra permanece casi sin cambios. En ese freq. la ganancia es de aproximadamente -0.025 tan alta frecuencia. filtrarse La salida ahora es una onda sinusoidal invertida, como se esperaba. ¡Gracias a todos por sus contribuciones!

— user733606

En ese freq. la ganancia es de aproximadamente 0.025 tan alta frecuencia. filtrarse ¿Puedes explicar qué quieres decir con eso? Pensé que la ganancia de este amplificador operacional es (-1). ¿Cómo llegó a 0.025 y por qué se ve afectado por la frecuencia?

— Eran

@Eran a 400Khz, el límite de 15pF tiene una impedancia de aproximadamente 26.5Kohm y R1 casi no cambia esa cifra, por lo que la ganancia que tiene el amplificador operacional en esa frecuencia. es -26.5K / 1M = -0.0265, que es la atenuación en esa frecuencia más alta. Esto se compara con la ganancia en una frecuencia más baja. por ejemplo, 5 kHz, donde la tapa tiene una impedancia mucho más alta, por lo que la ganancia del opamp está más cerca de -1. Este es un comportamiento típico de un filtro de paso bajo.

— user733606

¡Derecho! Aunque escribió eso, no pensé en la impedancia del condensador y la resistencia en paralelo cambiando la ganancia general del amplificador operacional; pensé que la ganancia aún era (-1) porque hay dos resistencias de 1M. ¡Gracias!

— Eran

+1 Una de las partes de entrada CMOS que he usado mucho tiene un front-end que consiste en puntajes de MOSFET en paralelo, dispuestos en una matriz XY con la mitad de los transistores para cada entrada. De esa manera, las variaciones a través de la oblea se minimizan y Vos se minimiza. Ni eso ni las consecuencias (alta capacidad de entrada) se revelan en la hoja de datos a pesar de estar dirigidas a aplicaciones de baja potencia donde las resistencias de retroalimentación de alto valor son comunes. Entonces quizás TI no sea tan entusiasta como LTC.

— Spehro Pefhany

Para equilibrar el circuito, necesita una resistencia 499K en serie con la entrada (+), pin 3. Cancelará cualquier desplazamiento y posiblemente resolverá su problema de oscilación.

— Dan_LXI
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