Стабильность обратной связи усилителя чоппера

10

У меня есть вопрос относительно стабильности схемы, которую я планирую построить. Это источник тока, управляемый напряжением, с IN-AMP, который используется для измерения тока через RSN и обеспечения обратной связи с операционным усилителем. Я пытаюсь использовать программируемый инструментальный усилитель и оказывается, что большинство из них, которые соответствуют моим требованиям, - это усилители прерывателя.

Однако, насколько я понимаю, это означает, что будет некоторая задержка с момента, когда ток через Rsns изменится, на то, когда конденсаторы в зарядном устройстве и разрядке прерывателя, а затем на выходе входного усилителя, будут изменены. Я прав, предполагая, что эта задержка приведет к колебаниям? (У меня пока нет деталей, или я бы просто их собрал). Является ли вообще плохой идеей вводить элементы задержки в цикл обратной связи или есть способ использовать их без неустойчивости? Спасибо!

схема

ОБНОВЛЕНИЕ: Для тех, кто хотел бы получить обновление: я построил эту схему с ванильным операционным усилителем и инструментальным усилителем , с инструментальным усилителем, имеющим G = 100, синусоиду Vin = 1Vpp при 60 Гц, Rsns = 1R и ZL = 22R, и я вижу мой сигнал 60 Гц, «амплитудно-модулированный», если хотите, с частотой колебаний 133 кГц. Вот осциллографический след по ZL. след осциллографа

Иордания
источник
Если бы я мог дважды проголосовать, один за интересный вопрос, другой за четкую схему, я бы сделал это.
Neil_UK
@Neil_UK Я помогу тебе с этим.
Арсенал

Ответы:

4

Да, стабильность, вероятно, будет проблемой, и внутренняя конструкция имеет мало общего с этим. Большинство (современных) усилителей с чоппером имеют полосу пропускания много МГц и ведут себя аналогично обычным операционным усилителям или усилителям, за исключением действительно неприятных пиков входов и небольшого шума вблизи частоты модуляции.

Тем не менее, вы вводите задержку и большее усиление в петлю обратной связи, и оба они будут иметь тенденцию приводить к меньшему запасу по фазе и, следовательно, к потенциальной нестабильности. Поддерживая низкий уровень усиления в усилителе и, возможно, вводя некоторую компенсацию, вы сможете реализовать эту концепцию.

Спехро Пефхани
источник
Как правило, у меня сложилось впечатление, что вы можете (обычно) это исправить , просто убедившись, что UGBW между двумя усилителями в 5 раз больше друг от друга . У вас есть опыт с этим?
Эндрю Спотт
Если это не так, вы можете замедлить его, чтобы было только одно доминирующее отставание.
Спехро Пефхани
Так что, если на входе присутствует синусоида, правильно ли я предположить, что «важность» задержки в контуре усиления относительно колебаний зависит от этой частоты? Или схема будет колебаться независимо от сигнала на входе?
Джордан
В реальной жизни обычно достаточно шума, чтобы все заработало. Если вы заинтересованы в симуляции (и вам следует это делать), тогда подайте на вход прямоугольную волну и посмотрите на затухание выброса (если оно есть), чтобы увидеть, какое затухание вы получаете. Чем ближе вы к колебаниям, тем дольше затухает звон, пока звон не станет больше с каждым циклом, и у вас не появится осциллятор. Проверьте при различных условиях нагрузки, включая некоторые паразитные тоже.
Спехро Пефхани,
1
Хорошо, я искал оправдание, чтобы научиться проектировать модели SPICE. Я займусь этим и опубликую результаты, когда закончу. Спасибо за твою помощь.
Джордан,
1

Пока вы выбираете правильное устройство, не должно быть никаких проблем.

Термин усилитель-прерыватель недостаточно четко определен и используется для ряда различных топологий. Тем не менее, таблица данных должна содержать достаточно информации, чтобы понять, какая топология или метод использовались для конкретного устройства.

Для непрерывной обработки сигнала времени прерыватель (стабилизированный) усилитель обычно состоит из двух усилителей. Основной усилитель, который находится в тракте сигнала, и нулевой усилитель, который должен иметь дело со своим собственным смещением и смещением основного усилителя.

Принцип показан ниже: введите описание изображения здесь

Схема работает в двух фазах, в одной фазе нулевой усилитель измеряет свое собственное смещение и сохраняет его в конденсаторе А. Это напряжение подается обратно на нулевой усилитель и используется усилителем для коррекции собственного смещения. Во второй фазе теперь почти нулевой свободный нулевой усилитель измеряет смещение основного усилителя и снова сохраняет напряжение во втором конденсаторе B, который корректирует смещение основного усилителя.

Коррекция смещения выполняется с использованием модифицированного входного каскада, который имеет низкий коэффициент усиления на входе компенсации.

В идеале этот метод работает прозрачно и невидим снаружи. На практике частота переключения видна на выходе, но амплитуда обычно очень низкая. Иногда методы расширения спектра используются для распределения спектральных компонентов в более широком диапазоне.

Это всего лишь один принцип, но другие методы часто похожи на этот.

Марио
источник
Я смотрел на AD8557, если я не ошибаюсь, наиболее актуальным показателем производительности здесь является время установления, которое составляет 8 микросекунд.
Джордан,
Время расчета дает указание. Для обеспечения стабильности необходимо провести имитацию схемы.
Марио