Возможно ли колебание операционного усилителя на частоте, превышающей его GBP?

8

Я устанавливал tl3141 в схему усилителя наушников, и он, кажется, прерывался на ~ 250 мВ-р-колебании на частоте 8-10 МГц в нижней половине сигнала при подаче синусоидальной волны 1 кГц.

Возможно ли это, учитывая технические характеристики операционного усилителя (GBP 1,1 МГц, скорость нарастания 1,3 В / мкс)? Учитывая измеренные колебания, выходной сигнал должен колебаться где-то в пределах 2,75 В / мкСек, что значительно превышает эту спецификацию.

operational-amplifier specifications oscillation морозный
источник
Зависит от операционного усилителя. Например, LM741 с низкой пропускной способностью был умеренно быстрым LM748 со встроенным компенсационным конденсатором. Если быстрые этапы имеют пути обратной связи (например, плохо спроектированные расходные материалы) независимо от этого ограничения, это возможно.
Брайан Драммонд,
Если мои измерения / математика верны, выходная мощность колеблется 250 мВ в 0,09 мксек, что соответствует скорости нарастания ~ 2,75 В / мксек, что вдвое больше спецификации.
Морозное

Ответы:

11

Некоторые усилители мощности класса AB используют составную пару транзисторов PNP / NPN, чтобы управлять током при колебании на нижней стороне. LM380, и ваш TL3141 использует эту топологию. Для LM380, предостерегает, что можно испытывать колебания в диапазоне 5-10 МГц, известные как инсайдеры звука, как "нечеткие размышления". В качестве лечения предлагается сеть Zobel (серия RC от выхода до земли). Хороший обход высокочастотного источника питания также может помочь.

введите описание изображения здесь

РЕДАКТИРОВАТЬ : из "Audio HANDBOOK National" (1976),

... Классический класс B - это просто PNP и NPN, способные на большие токи, но поскольку у разработчика IC нет качественных PNP, возникает ряд компромиссов. На рисунке 4.1.4b показана нижняя сторона PNP, замененная составной схемой PNP / NPN. К сожалению, Q2 / Q3 образуют петлю обратной связи, которая весьма склонна колебаться в диапазоне 2-5 МГц. Хотя частота колебаний значительно выше слышимого диапазона, она может создавать проблемы, если она находится вблизи радиочастотного приемника. Среди методов стабилизации, которые используются, с различной степенью успеха являются:

  • Размещение внешнего RC от выходного контакта на землю, чтобы уменьшить усиление NPN. Это работает довольно хорошо и появляется на многочисленных листах данных как внешнее лекарство.

  • Использование методов геометрии устройства для улучшения частотной характеристики PNP. Это было успешно сделано в LM377, LM378, LM379. Единственная проблема с этой схемой состоит в том, что смещение улучшенного PNP немного уменьшает полезный выходной размах, тем самым снижая возможности выходной мощности.

  • Добавление сопротивления последовательно с эмиттером или основанием Q3.

  • Делая Q3 контролируемым коэффициентом усиления PNP, равным единице, что дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что коэффициент усиления почти одинаков для каждого полупериода.

  • Добавление емкости к земле от коллектора Q3.

Эти последние три работают иногда до некоторой степени на большинстве современных уровней.

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

glen_geek
источник
Спасибо! Это выглядит как моя точная проблема. Я отредактировал ваш ответ, добавив скриншот приложения, надеюсь, вы не против.
Морозное
Есть ли у «пушистых линий» синонимов? Я пытаюсь найти больше обсуждений этого явления, но не могу найти много с этим термином.
Морозное
@Frosty Я пытаюсь найти ссылку, которую можно найти в древней книге заметок, в которой анализируются внутренние компоненты усилителя мощности. Приходится копать глубже ... если я его найду, буду редактировать.
glen_geek
ti.com/lit/an/snaa086/snaa086.pdf страница третья. Я вставил скриншот в ваш ответ, но он ожидает экспертной оценки. О, вы говорите о пушистиках ...
Морозное
2
Upvoted! Кроме того, даже без выхода CFP выходной каскад дискретного усилителя (или операционного усилителя) может колебаться на частотах, превышающих полосу пропускания усилителя, если слишком большая индуктивность в источнике питания или в проводке затворов / оснований, это может создать положительную обратную связь и колебания. Для операционного усилителя внутри схемы очень мало индуктивности, но питание имеет значение, катастрофически плохая развязка может заставить его колебаться.
peufeu
3

GBP, как указано для усилителя , если он используется как таковой, не означает, что эффекты от входа к шине или от шины к входу не могут быть намного выше полосы пропускания, и создают такие сюрпризы, если есть что-то неудовлетворительное в обходе или фильтрации мощности.

Кроме того, с обычными операционными усилителями GBP основывается на усилении напряжения. В зависимости от входной емкости даже на максимальной частоте большая часть мощности, поступающей на вход, не используется. Также обычно не потребляется большая часть мощности, доступной на выходе. Теперь все, что требуется, - это какая-то преднамеренная или непреднамеренная пассивная сеть (цепь бака, пьезоэлектрическая часть, катушка с отводом, трансформатор), обеспечивающая усиление напряжения, даже при потере мощности ...

rackandboneman
источник