Stavo leggendo la scheda tecnica di MCP6072 . Ho visto un parametro cioè "margine di fase" (tabella 1-2, pagina 4). Per quanto ne so, "margine di fase" è un termine di ingegneria di controllo e implica la differenza di fase tra input e output quando il guadagno è unità. Non capisco il significato di questo termine nella terminologia di Opamp. Il margine di fase tipico di questo opamp è di 57 ° . Che cosa significa?
Risposte:
Il margine di fase PM è una misura per la stabilità di un sistema con feedback. E, quindi, si applica anche agli amplificatori operazionali. Il PM è definito per LOOP GAIN del sistema - ciò significa: aprire il loop su un nodo adatto e misurare / simulare il guadagno e la fase attorno al loop completo. Quindi, il PM è la DIFFERENZA tra la fase misurata e -360 gradi (ciò significa: la "distanza" dalla condizione di oscillazione, feedback positivo) alla frequenza che fornisce il guadagno del loop unitario. Senza tener conto dell'inversione di fase all'ingresso invertente, il PM è la "distanza" a -180 gradi.
Ora, per un opamp si pone la situazione più critica per un feedback al 100% (operazione di guadagno unitario). In questo caso, il fattore di retroazione è unità e il guadagno del loop è identico al guadagno del loop aperto Ao dell'opamp. Normalmente, solo questa condizione viene utilizzata per specificare il PM nella scheda tecnica dell'opamp.
Riepilogo: Il PM come dato per un opamp è la DIFFERENZA tra lo sfasamento dell'opamp e -180 gradi alla frequenza di guadagno unitario.
Un op-amp è un "sistema di controllo" e il margine di fase è definito come la differenza da -180 gradi della fase della funzione di trasferimento ad anello aperto quando la grandezza è unità. Ciò consente di prevedere la stabilità e la risposta del sistema quando si chiude il loop con una determinata quantità di feedback.
Un amplificatore operazionale è in genere compensato con un polo dominante, quindi la funzione di trasferimento è approssimativamente Ao / (1 + s / wo) dove wo è la frequenza del polo dominante e Ao è il guadagno CC - Ciò implica un margine di fase di 90 gradi. In pratica, l'Ft dei transistor provoca uno spostamento di fase aggiuntivo e il polo dominante è impostato in modo tale che il crossover 0dB si verifichi con un margine di fase ragionevole.
Il margine di fase è la quantità di margine di sfasamento al guadagno unitario che potrebbe causare instabilità o oscillazione.
90 gradi è l'ideale teorico, 0 è NG, 45 gradi avrà qualche superamento, 60 gradi è una soluzione pratica. Il margine di fase mostra un compromesso tra tempo di salita e superamento.
Gli amplificatori operazionali vengono utilizzati con feedback, ciò consente loro di oscillare, il che è male a meno che non si stia progettando un oscillatore!
Il margine di fase afferma sostanzialmente quanto sia stabile l'amplificatore operazionale, ovvero la distanza dell'angolo di fase dal punto di oscillazione, nella configurazione del caso peggiore del guadagno unitario.
L'aggiunta di capacità di ingresso e uscita vaganti, ma soprattutto di capacità di carico, può causare uno sfasamento che riduce il margine di stabilità.
Tipicamente un piccolo resistore viene aggiunto all'uscita per compensare un carico capacitivo "grande", ma questo ovviamente riduce il guadagno effettivo. La capacità di ingresso di solito è meno problematica, ma anche questa può essere compensata.
Molti amplificatori operazionali sono compensati internamente per le condizioni d'uso tipiche, ma non tutti lo sono.