オペアンプの電圧フォロアの不安定性を修正する方法は?


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回路で複数の単一電源オペアンプ(OPA4344)を使用しており、そのうちの1つを使用して、仮想接地のVCC / 2値を他のいくつかのオペアンプの+側に供給しています。

VCCは+5ボルトです。ボードに最初に電源を入れたとき、出力から2.5vが得られましたが、しばらくすると出力が約4.5ボルトに跳ね上がり、電源をオフにして再びオンにするまでそこにとどまっています。

ここに画像の説明を入力してください

私はここでそれを読みました:

強力な(つまり、ユニティゲイン)フィードバックと実際のオペアンプの特定の非理想的な特性のため、このフィードバックシステムは安定性マージンが不十分になる傾向があります。その結果、十分に容量性の負荷に接続すると、システムが不安定になる可能性があります。これらの場合、遅延補償ネットワーク(たとえば、抵抗を介して負荷を電圧フォロワに接続する)を使用して安定性を復元できます。

ご覧のとおり、出力にはすでに抵抗を使用しています。4344のデータシート(前述)は、オペアンプが「ユニットゲインが安定している」と主張しています。

不安定さを引き起こしている可能性のある何か他にありますか?出力ごとに個別の抵抗が必要ですか(現在、VOUTに接続されている3つのオペアンプの+入力)。


オペアンプを1つだけ使用するとどうなりますか?
Leon Heller

試してみて同じ結果になったと思いますが、今夜はその実験を繰り返します。(私はこの特定のデバイスを自宅に持っていて、現在オンサイトにいます。)ところで、私はこの回路がPCBにレイアウトされており、ブレッドボード上にはないことを忘れていました。
tcrosley

たぶん、そのオペアンプはまだユニティゲインで少しひねりがあり、負荷に応じて動作しますか?LM324のような基本的なものを試して、違いが出るかどうかを確認できますか?それらは電圧フォロワアプリケーションでよく使用されます。また安くする必要があります。
Olin Lathrop、2011年

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パッケージ内の他の3つのオペアンプは何をしていますか?それらの少なくとも1つが「不満」である場合、パッケージ全体に影響を与える可能性があります(不満=深刻な問題、オペアンプに依存)
Jason S

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提案に従ってコンデンサを追加し、チップも交換しました。+導線の電圧は正しかった。
tcrosley

回答:


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VCCは+5ボルトです。ボードに最初に電源を入れたとき、出力から2.5vが得られましたが、しばらくすると出力が約4.5ボルトに跳ね上がり、電源をオフにして再びオンにするまでそこにとどまっています。

最初は、これはコモンモード入力範囲(OPA344の場合、-0.1V〜(Vcc-1.5V = 3.5V)の場合)の範囲外の位相反転のケースのように聞こえると思いました。最近ではまれですが、いくつかのop -アンプは、コモンモード範囲外にあるときにゲインの反転を示し、効果的なラッチアップ状態を引き起こします。位相反転のあるオペアンプの場合、コモンモード範囲内にいる限り、問題はありませんが、外で迷うことはありませんが、正常に動作するという保証はありません。

しかし、OPA334データシートには次のように書かれています。

OPA334およびOPA335シリーズのオペアンプは、ユニティゲインで安定しており、予期しない出力位相の反転がありません。それらは、自動ゼロ化技術を使用して、オフセット電圧を低くし、時間と温度に対するドリフトを非常に低く抑えます。

したがって、この問題は簡単に再現できると想定して、この時点ではいくつか試してみる必要があります。

  1. オシロスコープですべてのオペアンプのピン電圧を確認てください。VccとVssが期待どおりであることを確認し、オペアンプの+ピンが期待どおりの2.5Vであるかどうかを確認します。

  2. オペアンプ+とグランドの間にコンデンサ(100-1000pF)を追加します。とにかくこれを行って、分圧器ノードのインピーダンスを高周波で低く保ち、ノイズを拾わないようにする必要があります。これで問題が解決する場合は、RF整流が発生している可能性があります(これに該当する場合、私は驚いていますが、それは可能です)。オペアンプは低周波信号で線形に動作しますが、高周波信号を送り、ACをDCバイアスに変換します。

  3. オペアンプ電源の両端にバイパスコンデンサを追加します。(供給ノイズはそれほど大きな違いをもたらすべきではありませんが、あなたは決して知りません)

  4. オペアンプを同じモデルの別のものと交換します-ボード上のオペアンプが損傷する可能性があります。

それでも問題がなければ、かなり困惑しています。


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提供したフィードバックと直列に抵抗を配置します。言い換えれば、出力から負の入力へのゼロ抵抗リードを取り外し、低い値の抵抗、たとえば約2.2kを配置します。うまくいけば、それは問題を解決します。

この抵抗は、アンプの入力容量とともに一種の補償を形成し、高周波発振が確実にブロックされます。高周波ゲインを下げると、バルクハウシアンの基準が満たされなくなり、発振しなくなります。これらの振動は非常に高い周波数で発生するため、オペアンプの非線形性によって最終的に整流され、結果として得られるDCが効果をもたらします。

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