关于如何抑制运放的振荡的问题补充

只看该作者 · 2011-3-2 10:31

上一帖乃处女帖，很多问题没有说清楚，但也得到了广大坛友的支持和帮助，在此一并表示感谢。:)

看了大家的回复，我又重新整理了一下问题，第一次画板，第一次调电路，我不怕板砖，只求能把问题解决掉，请原谅我没有钱:(
现在有一个传感器过来的信号，类似于电桥，mV级，或者更小的，为了得到一个高输入阻抗的放大电路，选择了差分输入的形式，本来准备选择仪表放大的，可是感觉仪表放大的带宽很受限制，所以准备自己搭一个三运放结构的电路，就选择了增益带宽积达到1.75个G的OPA846，以上为前景。

原理图：

PCB：

现在由于还没有传感器，所以用正弦信号来模拟输入，差分输入端所加的2.5V的共模也是为了满足传感器的输出要求，而电源用的是5V的直流电源。

现在问题是，当输入正弦信号的频率逐渐增大到１Ｍ的时候，出现了三个频率的振荡，分别在20Hz, 100Hz, 10kHz,100kHz, 图如下

20Hz：

100kHz:

100HZ: 找到了来源，当差分输入端均接地的时候，输出信号就是个100HZ的类似心电图的样子

问题基本上就是这个问题，请各位大神，不吝踢教，以解为燃眉之急。

只看该作者 · 2011-3-2 11:11

:o来人呀，来人呀

只看该作者 · 2011-3-2 11:14

好好补补基础吧，回去看看我告诉你的那本书。

只看该作者 · 2011-3-2 12:34

电路从原理上来看，输出的差分运放的正端的参考脚直接连了个电阻分压的5V，这点与标准的接法有些出入。应该要有一个和R17一样的电阻。

-76 · 2011-3-2 12:43

我感觉后面那个运放线路没接对，你那样是减法器？

只看该作者 · 2011-3-2 12:57

还有高速的运放输入偏置电压、电流都很高，通过前级的放大之后，会对后级的减法器输入有很大的影响。
可以试着用低速的一些low offset的运放看看会不会有震荡。

1万 · 2011-3-2 16:09

LZ仔细看OPA846 datasheet第一页的第一段，明确表示OPA846的稳定要求G>7.

只看该作者 · 2011-3-3 08:24

R35和R36阻值不大，决定了放大电路的输入电阻不可能很高，如果传感器的共模信号范围符合运放的共模输入信号范围，那这两个偏置电阻就有点多余。
前级的差分结构主要是为了增大共模抑制比，但这是以较大的差分增益为前提的，楼主的电路前级的差分增益只有1+2R2/R8=5倍，不能够有效地增大共模抑制比，而且负反馈深度比较大，不符合这个运放的稳定条件，所以应该增大前级的放大倍数。

只看该作者 · 2011-3-3 09:00

7# zjp8683463

多谢呀，我犯了个大错误呀

只看该作者 · 2011-3-3 09:03

8# ShakaLeo

您分析有道理，传感器的实际的输出共模为2.5V，所以我初衷是用那个作模拟

只看该作者 · 2011-3-3 10:35

传感器共模输出为2.5V，后面一级减法器的接法也是把运放的输出偏置在了2.5V，所以后一级运放的输出端要加隔直电容才能得到差分信号放大后的电压值。

只看该作者 · 2011-3-3 11:06

刚看到是用正弦信号模拟传感器信号，R35和R36这样的电压偏置接法不行，如果想偏置到2.5V应该用电容隔直。

只看该作者 · 2011-3-3 11:14

11# ShakaLeo

嗯，您是对的。如果我在后面加上一个滤波器，或者接一个ADC的话，您看是否合理呢，相当于我把放大后的信号作了一个抬升。

只看该作者 · 2011-3-3 12:13

没有仔细看，先说几处明显的错误吧：

   1。上面已经有人提过了，BB的高带宽VFA都有一个问题就是不是单位增益稳定的，所以你必须让OPA845的放大倍数至少为10，整个系统的共模抑制比除了电阻的匹配度之外，第一级的放大倍数是决定CMRR的重要因素，所以在带宽允许的条件上，在运放合适的工作范围内，尽可能地提高第一级的放大倍数。
   2.你那个直流偏置电路是错误的，你那样的做**让第二级四个电阻臂不平衡，会非常显著地降低CMRR，同时你的输出也不可能得到精确的2.5V的偏置电压，改变方法：将R29去掉，R30改成5K，V8改成2.5V供电。
   3.你在第二级差分放大器的反馈电阻上并联了一个3pF的电容，这个3pF的电容会降低他的带宽，希望你对此有认识。但是这儿的问题在于，这是一个差分放大器，如果你只在反馈段加电容，而在同相和GND之间不加电容的话，对交流信号来说，这个差分放大器是失配的，高频CMRR必然会恶化。如果加电容是你的本意的话，请确保同相端和GND之间也有一个同样大小的电容。但是一般10pF以下的电容的误差基本上都是10%以上（不排除有高精度的精密小电容，但是价格肯定贵），而且电容的稳漂比电阻要大，所以即便你加了，这个也不算一个好的设计。所以，这个电容应该去掉，在后级再加一级运放滤波。
   4.运放的同相端接了两个电阻，这两个电阻会因为前面信号源差分输出阻抗的差异将共模信号转化为差模信号，这显然也是有违仪表放大器的设计初衷的。如果一定要加，也应在热噪声和电流噪声可以忍受的范围之内尽可能地提高电阻的阻值。
   5.你的PCB只有底面，没有正面，也没有表示元器件，但是看了你走线的轮廓，基本上会有很多问题，起码退藕不良和寄生耦合是不可避免的。强烈建议发布完整的PCB。我去吃饭了。。。

只看该作者 · 2011-3-3 13:12

2.你那个直流偏置电路是错误的，你那样的做**让第二级四个电阻臂不平衡，会非常显著地降低CMRR，同时你的输出也不可能得到精确的2.5V的偏置电压，改变方法：将R29去掉，R30改成5K，V8改成2.5V供电。
bbsidking 发表于 2011-3-3 12:13

大侠能否详细讲讲怎么个不平衡法？我觉得如果不考虑电阻热噪声问题，你的改变方法和楼主现在的接法是等效的。

1万 · 2011-3-3 23:11

R29R30为10k，根据电路等效原理，这2个电阻分压之后的基准等效于2.5V，但输出阻抗=5k。
所以电阻平衡没有被破坏

-76 · 2011-3-4 09:40

请教楼上，为何输出阻抗等效于5K？

只看该作者 · 2011-3-4 10:46

提示楼上，戴维南

只看该作者 · 2011-3-4 11:39

16# zjp8683463
R29R30为10k，根据电路等效原理，这2个电阻分压之后的基准等效于2.5V，但输出阻抗=5k。
所以电阻平衡没有被破坏
====================
已经被破坏了。
实际上这是一个电阻网络，包含前级的输出电阻。实际上在你的分压点上得到的不会是你想要的电压值。所以更直接的方式是直接接一个稳定的参考电压到那个点上，而不是采用分压的方式。

只看该作者 · 2011-3-4 11:53

16# zjp8683463
已经被破坏了。
实际上这是一个电阻网络，包含前级的输出电阻。实际上在你的分压点上得到的不会是你想要的电压值。所以更直接的方式是直接接一个稳定的参考电压到那个点上，而不是采用分压的方式。
yxhyxh 发表于 2011-3-4 11:39

在分压点上想得到的不是一个固定的电压值。

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