[运放] 一个奇怪的跨阻放大器问题

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 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-22 20:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 PPDDPPDD1234 于 2019-7-23 18:09 编辑

电路图见附件。
仿真结果很正常,没有任何问题。
实际问题很奇怪,比如输入10uA标准电流(用吉时利数字源表产生),在档位1-6的开关依次闭合时(任何时候只闭合一个),输出电压是-5V,应该是对的。
到了档位7,突然变成了+5V。到了档位8,变成了-2V,到了档位9,又变成了-5V。。。

并且,不论多大的电流,在档位开关,5和6的地方,都有40KHz附近的震荡,按道理,我已经加了反馈电容,并且还是很大的,不至于产生震荡。。。。

大家帮忙分析分析是啥问题。。。想不通。。。

比如这个测量结果:(输入某个直流电流A,然后不同档位来测量)



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 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-22 20:25 | 显示全部楼层
所谓的档位1,就是key=1的那个开关对应的档位。其他类推
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 07:16 来自手机 | 显示全部楼层
谢谢回复。1.没用的运放实际上是用作滤波的,有用,没有空接。2.开关是特制的,漏电阻大于100G。3.这个是用来测量电流的,所以R2接地应该是不对的吧。至于R2上并联电容,岂不是相当于增加了运放的输入电容,反而更加不稳定了?
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 07:18 来自手机 | 显示全部楼层
我只是觉得,根据我这个的RC时间常数,无论如何都不应该有40khz的震荡……
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 09:02 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-7-23 08:57
是说R2移到+in端,而R2又大时要并联电容。
R2摆到-in端,豈不防碍虛短特性。 ...

您是要阻抗匹配?还是其他作用?
R2在这里只是保护运放的电阻而已,没啥其他作用。
captzs 发表于 2019-7-23 09:03 | 显示全部楼层
"按道理,我已经加了反馈电容,并且还是很大的,不至于产生震荡。。。。"
估计是反馈电容往大取值的设计思路造成的。不知道输入电容多少和输入信号频率,只能猜。
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 10:18 | 显示全部楼层
captzs 发表于 2019-7-23 09:03
"按道理,我已经加了反馈电容,并且还是很大的,不至于产生震荡。。。。"
估计是反馈电容往大取值的设计思 ...

输入信号是直流。输入电容没有。至少我没加。
captzs 发表于 2019-7-23 11:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 captzs 于 2019-7-23 11:43 编辑
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 10:18
输入信号是直流。输入电容没有。至少我没加。

   输入电容Cin是指信号源的接入电容+运放的等效电容,反馈电容Cf(叫做补偿电容)是根据Cin计算,你看看百度这篇**:"你需要多大的运算放大器带宽呢? "介绍的计算方法。
zyj9490 发表于 2019-7-23 11:57 | 显示全部楼层
反馈电阻10M以上的都有问题,稳定裕度不是很高,考验LZ的电路组装工艺,浮游电容慢慢体现出来,应以二级放大电路为好。R2的限流电阻确实有点大,

评论

1uA*10M=10V,不明白楼主的设计意图,运放饱和就很难控制。  发表于 2019-7-25 20:14
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 16:37 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2019-7-23 11:57
反馈电阻10M以上的都有问题,稳定裕度不是很高,考验LZ的电路组装工艺,浮游电容慢慢体现出来,应以二级放 ...

奇怪在10G以上是正常的,1G-1M是不正常的。。。
zyj9490 发表于 2019-7-23 16:39 | 显示全部楼层
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 16:37
奇怪在10G以上是正常的,1G-1M是不正常的。。。

碰运气而已,如果有网络仪扫下,应有很多极零点。有得合理,有得不合理,自激。
zyj9490 发表于 2019-7-23 16:42 | 显示全部楼层
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 16:37
奇怪在10G以上是正常的,1G-1M是不正常的。。。

如这种电路,工艺很重要。日本工程师写的工程书参考下。
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 17:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 PPDDPPDD1234 于 2019-7-23 17:26 编辑
zyj9490 发表于 2019-7-23 16:39
碰运气而已,如果有网络仪扫下,应有很多极零点。有得合理,有得不合理,自激。 ...

网络仪没有。
日本的书倒是看过。。。。我只是觉得,我做基本是直流,电容大些就OK了。没想到还是这么麻烦啊。。
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 17:23 | 显示全部楼层
zyj9490 发表于 2019-7-23 16:42
如这种电路,工艺很重要。日本工程师写的工程书参考下。

工艺上,我的确费了很大力气。现在看来,似乎还不够啊。。。
darkhotch 发表于 2019-7-24 22:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 darkhotch 于 2019-7-24 22:40 编辑

您将-1uA 调整到-6uA,就会发现dw:6 就正常工作;但是dw:7 会有点不对,dw8,9肯定不正常;
如果需要让dw:7能正常工作;至少保证输入电流大于等于-50uA,例如-60uA等;

振荡应该是寄生电容导致的,

世界心 发表于 2019-7-24 22:17 | 显示全部楼层
你的电路是TIA么?反相端接了一个1M的电阻。。。。
M级以上的反馈电阻。。。。加以还是用两级放大
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-25 13:32 | 显示全部楼层
darkhotch 发表于 2019-7-24 22:02
您将-1uA 调整到-6uA,就会发现dw:6 就正常工作;但是dw:7 会有点不对,dw8,9肯定不正常;
如果需要让dw: ...

震荡的确是观测到了震荡。问题在于,这个震荡的电压应该是正的啊,为啥跑到了-5V附近去震荡了?
从震荡频率看,大概30Khz。
我特地测量了6档位运放两端的电容,也是对的,大概11nF,和设计的10nF并没太大出入。怎么算,都不应该是30khz的震荡频率。。。。

评论

你还是先确认Cin多大,再计算Cf。如果查不到Cin,你可以选择Rf=100M档,断开Cf,测量振荡频率,就可以大致估算Cin。我按照你提供的30K频率估算,Cin仅数pF,你自己吓自己,电容值取太大,结果极点频率低于0点频率,就几乎没有带宽而振荡。  发表于 2019-7-25 16:20
 楼主| PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-25 13:33 | 显示全部楼层
世界心 发表于 2019-7-24 22:17
你的电路是TIA么?反相端接了一个1M的电阻。。。。
M级以上的反馈电阻。。。。加以还是用两级放大 ...

不太明白,多级就不容易震荡吗。。。。
zyj9490 发表于 2019-7-25 16:50 | 显示全部楼层
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-25 13:33
不太明白,多级就不容易震荡吗。。。。

相对一级,反馈电阻可以下降,分布电容影响也下降低,可更合理分布极零点校正。
darkhotch 发表于 2019-7-25 19:20 | 显示全部楼层
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-25 13:32
震荡的确是观测到了震荡。问题在于,这个震荡的电压应该是正的啊,为啥跑到了-5V附近去震荡了?
从震荡频 ...

兄弟,您首先没有回复
把电流增大了,是否的确就工作正常了,如果正常了,我可以和您解释为什么是这样的;

其他小伙伴们都跟您说,是增益设置的问题,我不这么认为,我认为-1至-10uA的电流大小输入,就是会导致小增益时,出现电压不对,以及-5V电压出现的。
如果真的是增益设置的太大,那应该是dw1-5 工作不正常,但是你这里是大增益工作正常,小增益工作反而不正常了。

第二,你的电路设计有改进的建议,您目前的切换增益的开关和Vout相连,会降低运放的CMRR,请调换位置;

第三,咱们再来单独谈振荡的问题,有解决方案就是将电阻拆分成两个电阻串联,再串联处并联一个电容到地,从而破坏振荡条件;亦或者是,再输入端并联一个电容到地;
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