電容性負載會影響運算放大器電路的穩(wěn)定性，導(dǎo)致大量過沖、振鈴，情況嚴重時會造成震蕩，如何應(yīng)對這個“可惡”的運算放大器電容負載？

其實，目前已經(jīng)有很多資料介紹了基本的穩(wěn)定性理論，不過，下面這個小經(jīng)驗用簡單的計算方法告訴你如何避免放大器震蕩。

一般來說，如果使用放大器驅(qū)動電容負載(圖 1、CLOAD)，一個不錯的經(jīng)驗是采用一個 50 或 100 歐的電阻器 (RISO) 將放大器與電容器隔開。這個附加電阻器可能會阻止運算放大器振蕩。

圖 1.支持電容負載的放大器可能需要在放大器輸出與負載電容器之間連接一個電阻器。

但是，使用 50 或 100 歐姆 (RISO) 電阻不一定每次都管用。問題來了，“如果 CLOAD 超過產(chǎn)品說明書中推薦的運算放大器電容負載值時該怎么辦?”

如果您無法找到任何說明書指導(dǎo)，或您的負載電容 (CLOAD) 確實超過了產(chǎn)品說明書推薦值，那問題的答案就要取決于：

·放大器增益帶寬積(GBWP 或 fU)

·放大器的開環(huán)輸出電阻 (RO)

·電容器負載值 (CLOAD)

圖 1 中的頻率與增益圖顯示了當 RISO 和 CLOAD 加到放大器輸出端時放大器開環(huán)增益曲線的情況。如果使用這三個變量，您就可以計算出適當?shù)?RISO 值。

下面是確定 RISO 值時的規(guī)則：

(公式 1)

(公式 2)

這兩個規(guī)則可確保電路的穩(wěn)定。

適合這一概念的應(yīng)用是將輸入驅(qū)動至 SAR-ADC。在這種情況下，需要該信號在轉(zhuǎn)換器的采集時間內(nèi) (tACQ) 內(nèi)穩(wěn)定。公式 3 中的 K 是 ADC 時間常數(shù)乘法器，其可提供半 LSB 的高精度。對于 ADS7886 等 16 位轉(zhuǎn)換器而言，K 等于 11.78。

(公式 3)

我們來應(yīng)用這些公式，采用以下參數(shù)進行計算：

·對于 OPA365

·fU = 50 MHz

·R0 = 30 歐姆

·增益 = 1 V/V

·對于 ADS7886

·tACQ = 300 ns

·CIN = 21 pF

·CLOAD = 390 pF

OPA365 產(chǎn)品說明書顯示，100 pF 的負載會產(chǎn)生 30% 的過沖(圖 2)。

圖 2. OPA365 過沖與電容負載

公式 1、2 和 3 可幫助解決該過沖問題。

·公式 1，RISO => 3.33 歐姆

·公式 2，RISO => 30.97 歐姆

·公式 3，RISO ~ 61.96 歐姆

鑒于這三個公式，RISO 必須等于 61.9 歐姆(0.1% 容差)。

有些制造商在其產(chǎn)品說明書中包含了穩(wěn)定性與電容負載典型性能曲線。他們甚至還會在電氣性能表中加以說明。當然，這些信息都很有幫助。但您也可通過本文中使用的計算避免放大器振蕩或過度過沖。