È possibile che un opamp oscilli ad una frequenza maggiore della sua GBP?


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Stavo installando un tl3141 in un circuito di amplificazione per cuffie e sembra sfociare in un'oscillazione di ~ 250mVp-p a 8-10 MHz sulla metà inferiore della forma d'onda quando viene alimentata un'onda sinusoidale da 1kHz.

È anche possibile date le specifiche dell'opamp (GBP 1.1MHz, Slew rate 1.3V / μSec)? Data l'oscillazione misurata, l'uscita dovrebbe oscillare da qualche parte intorno a 2,75 V / μSec, che è ben oltre quella specifica.


Dipende dall'opamp. Ad esempio la bassa larghezza di banda LM741 era un LM748 moderatamente veloce con un condensatore di compensazione incorporato. Se le fasi veloci hanno percorsi di feedback (come forniture mal progettate) indipendentemente da quel limite, è possibile.
Brian Drummond,

Se le mie misurazioni / matematica sono corrette, l'output oscilla di 250mV in .09μSec, che è una velocità di variazione di ~ 2,75 V / μSec e raddoppia le specifiche.
Frosty,

Risposte:


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Alcuni amplificatori di potenza di classe AB utilizzano una coppia di transistor PNP / NPN composita per pilotare la corrente sull'oscillazione del lato inferiore. LM380 e TL3141 utilizzano questa topologia. Per l'LM380, segnala che è possibile sperimentare oscillazioni da 5-10 MHz, note agli addetti all'audio come "fuzzies low-side". Una rete Zobel è suggerita come cura (una serie RC dall'output a terra). Anche un buon bypass dell'alimentazione ad alta frequenza può aiutare.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

EDIT : da "Audio HANDBOOK National" (1976),

... La classica classe B è semplicemente un PNP e un NPN in grado di generare correnti enormi ma poiché il progettista dell'IC manca di PNP di buona qualità, si ottengono numerosi compromessi. La Figura 4.1.4b mostra il PNP sul lato inferiore sostituito con una disposizione composita PNP / NPN. Sfortunatamente, Q2 / Q3 formano un circuito di retroazione che è abbastanza incline a oscillare nell'intervallo 2-5 MHz. Sebbene la frequenza di oscillazione sia ben al di sopra dell'intervallo udibile, può essere problematica se posizionata in prossimità di un ricevitore RF. Tra le tecniche di stabilizzazione in uso, con vari gradi di successo ci sono:

  • Posizionando un RC esterno dal pin di uscita a terra per ridurre il guadagno dell'NPN. Funziona abbastanza bene e appare su numerose schede tecniche come cura esterna.

  • Utilizzando metodi di geometria del dispositivo per migliorare la risposta in frequenza del PNP. Questo è stato fatto con successo su LM377, LM378, LM379. L'unico problema con questo schema è che la polarizzazione del PNP migliorato riduce leggermente l'oscillazione di uscita utilizzabile, riducendo così la capacità di potenza di uscita.

  • Aggiunta di resistenza in serie con l'emettitore o la base di Q3.

  • Rendere Q3 un PNP di guadagno controllato di unità, che ha l'ulteriore vantaggio di mantenere il guadagno più quasi uguale per ogni mezzo ciclo.

  • Aggiunta di capacità a terra dal collettore Q3.

Questi ultimi tre funzionano a volte in una certa misura ai livelli più attuali.

schematico

simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab


Grazie! Sembra il mio problema esatto. Ho modificato la tua risposta per includere uno screenshot dell'appnote, spero che non ti dispiaccia.
Frosty,

"Fuzzies low-side" ha dei sinonimi? Sto cercando di trovare più discussioni sul fenomeno ma non riesco a trovare molto con quel termine.
Frosty,

@Frosty Sto cercando di trovare il riferimento, visto in un antico libro di appunti che analizza gli interni dell'amplificatore di potenza IC. Devo scavare più a fondo ... se lo trovo, verrà modificato nuovamente.
glen_geek,

ti.com/lit/an/snaa086/snaa086.pdf pagina tre. Ho bloccato uno screenshot nella tua risposta, ma è in attesa di una revisione tra pari. Oh, stai parlando dei fuzzies ...
Frosty,

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Upvoted! Anche anche senza un'uscita CFP, lo stadio di uscita di un amplificatore discreto (o un opamp) può oscillare a frequenze molto al di sopra del GBW dell'amplificatore se c'è troppa induttanza nell'alimentazione o nel cablaggio di porte / basi, questo può creare un feedback positivo e oscillazioni. Per un opamp, c'è pochissima induttanza all'interno del circuito, ma l'alimentazione è importante, un disaccoppiamento catastroficamente cattivo può farlo oscillare.
Peufeu,

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GBP come indicato per l' amplificatore , se usato come tale, non significa che gli effetti input-to-rail o rail-to-input non possano essere una larghezza di banda molto più elevata e creare sorprese del genere se c'è qualcosa di insoddisfacente nel bypass o nel filtraggio dell'alimentazione.

Inoltre, con opamp comuni il GBP si basa su un guadagno di tensione. A seconda della capacità di ingresso, anche alla massima frequenza, la maggior parte della potenza disponibile nell'ingresso non viene utilizzata. Né la maggior parte dell'energia disponibile all'uscita viene normalmente consumata. Ora tutto ciò che serve è una rete passiva intenzionale o non intenzionale (circuito del serbatoio, parte piezoelettrica, bobina tappata, trasformatore) che fornisce guadagno di tensione, anche con una perdita di potenza ...

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