Почему обычно случается так, что отрицательная шина для микросхем требует большей развязывающей емкости (имеет худшее PSRR), чем положительная шина?

10

То, что предпосылка в вопросе, кажется, имеет место, можно увидеть из различных источников, в том числе:

  • сравнивая таблицы различных клонов LM317 и LM337 (их слишком много, чтобы перечислить, но обычно таблицы для последних рекомендуют более разделить на входе, примерно на порядок больше, чем для первых, например , таблица данных TI для LM317 рекомендует ввод 0,1 мкФ / байпас питания, тогда как тот для LM337 рекомендует 1 мкФ для того же.)
  • В связи с вышеизложенным в спецификации TI для uA78xx приведена схема питания с разделенной шиной, в которой развязка для положительного регулятора меньше, чем для отрицательного. Это воспроизведено ниже.

введите описание изображения здесь

  • Аналоговое приложение MT-101 показывает худший PSRR для отрицательного вывода, чем положительный вывод:

введите описание изображения здесь

Таким образом, вопрос в том, почему эта асимметрия обычно присутствует.

шипение
источник

Ответы:

13

Это верно, потому что LM7815 стабилен с любой выходной емкостью - конденсатор только для того, чтобы уменьшить выходное сопротивление на высоких частотах. Vout исходит от эмиттера NPN проходного транзистора.

введите описание изображения здесь

LM7915, с другой стороны, выполнен с аналогичным полупроводниковым процессом, но должен производить отрицательное выходное напряжение. Vout приходит от коллектора NPN проходного транзистора. Он не стабилен без большого конденсатора на выходе. Если на отрицательном регуляторе всего 100 нФ, он, вероятно, будет колебаться при некоторых условиях, тогда как положительный регулятор будет в порядке.

введите описание изображения здесь

LM78xx введите описание изображения здесь

LM79xx введите описание изображения здесь


Что касается AD8099 , то, вероятно, он связан с (внутренним) компенсационным конденсатором, подключенным к отрицательному источнику питания. Операционные усилители вообще не имеют заземляющих контактов.

Таким образом, любое изменение отрицательного вывода питания относительно «земли» связано с усилителем.

введите описание изображения здесь

То, что кажется шаблоном, на самом деле происходит от двух совершенно разных коренных причин.

Спехро Пефхани
источник
+1 для компенсации ограничения между где-то и Vss. Я подумал, что вам обычно требуется компенсация для двухступенчатых усилителей, поэтому колпачок подключен между двумя узлами низкого импа, связанными со ступенями. И, кстати, почему вы не можете разделить крышку между Vdd и Vss? Площадь будет примерно такой же, может быть, какой-то «общий» psrr понизится?
Владимир Краверо
Редко можно увидеть полную схему на современных операционных усилителях. На LM324 похоже, что он может видеть Vcc больше, но PSRR отдельно не указывается для положительного и отрицательного.
Спехро Пефхани
Это был один из самых ярких ответов, которые я читал за долгое время. Спасибо за добавление высококачественных пустяков к моей уже полной голове. Я почти подозревал причину vReg, но причина OpAmp неуловима.
KalleMP
6

Это происходит потому, что сами полупроводниковые устройства не являются абсолютно симметричными. Устройства, которые используют «дыры» в качестве своих основных носителей заряда (PNP BJT и P-канальные полевые транзисторы), как правило, имеют несколько более низкую производительность, чем соответствующие устройства, использующие электроны. Это проявляется в несколько более медленном времени переключения и более высоких сопротивлениях. Это может быть несколько компенсировано путем увеличения физических размеров определенными способами, но тогда это приводит к более высоким паразитным емкостям.

В случае трехконтактных регуляторов простой подход заключается в том, чтобы просто «инвертировать» схему положительного замысла, чтобы создать отрицательный замысел, поменять местами все полярности напряжения и поменять местами транзисторы NPN и PNP, в том числе для главного проходного транзистора. Тем не менее, это работает настолько плохо, что вместо этого пришлось разрабатывать совершенно другую топологию схемы (использующую в основном NPN-транзисторы), и ее характеристики стабильности также весьма различны.

Для операционных усилителей вам нужно будет взглянуть на внутреннюю схему конкретного устройства, чтобы понять детали.

Дэйв Твид
источник