两级放大器，用来放大100kHz的方波信号1000倍，方波失真

只看该作者 · 2019-8-27 20:30

本帖最后由 talorz 于 2019-8-27 20:32 编辑

说明：
（1）输入信号为100KHz的方波信号，其中第一级放大50倍，第二级放大20倍
（2）运放采用AD797超低噪声放大器，100KHz时，噪声仅有1nv/hz，增益带宽积为110MHz
（3）第一级的C44 和 R16 构成高通滤波器，设计的高通滤波器通带截止频率为 1 KHz，第二级构成二阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率为3MHz
（4）C41是手册中建议增加的使输出平坦的电容，会不会是这个电容有问题？

现象：
（1）测试第一级放大器时，输入信号幅度为25mvpp时，出现如下失真

（2）输入信号幅度为7mvpp时，第一级运放则输出类似三角波的失真波形

（3）输入信号幅度为5mvpp时，第二级输出为类三角波

求帮忙分析，求解决方法~~~~

只看该作者 · 2019-8-27 20:39

Slew Rate of Amplifier ？

只看该作者 · 2019-8-27 20:47

先把C41、C48掰掉。

只看该作者 · 2019-8-27 20:48

R2D2 发表于 2019-8-27 20:39
Slew Rate of Amplifier ？

供电是+-15V时，Slew rate是20v/us,没有给出+-5v

只看该作者 · 2019-8-27 20:55

G=10，Bw(-3dB)=8MHz
你现在G=50，Bw(-3dB)=1.6MHz
加上C41，你第一级的带宽惨不忍睹。

只看该作者 · 2019-8-27 21:30

R2D2 发表于 2019-8-27 20:55
G=10，Bw(-3dB)=8MHz
你现在G=50，Bw(-3dB)=1.6MHz
加上C41，你第一级的带宽惨不忍睹。 ...

我把C41和C48去掉了，但第一级的波形还是一样的。。。。。，而且随着输入信号幅度变小（小于10mvpp后，就变成三角波的样子）

只看该作者 · 2019-8-27 21:31

talorz 发表于 2019-8-27 21:30
我把C41和C48去掉了，但第一级的波形还是一样的。。。。。，而且随着输入信号幅度变小（小于10mvpp后，就 ...

请问要一个好看的方波，要保留多少次谐波才好

只看该作者 · 2019-8-27 21:38

talorz 发表于 2019-8-27 21:30
我把C41和C48去掉了，但第一级的波形还是一样的。。。。。，而且随着输入信号幅度变小（小于10mvpp后，就 ...

从790mV变到了1.69V，这是个大大的进步。

想要进一步，把8脚的Cn接上。

只看该作者 · 2019-8-27 21:50

R2D2 发表于 2019-8-27 21:38
从790mV变到了1.69V，这是个大大的进步。

想要进一步，把8脚的Cn接上。

其实输出1.69v是输入60mv的情况，因为从20mv一直增大波形都是这样，所以我随便拍了一张，实际的增益还是不变

只看该作者 · 2019-8-27 22:19

talorz 发表于 2019-8-27 21:50
其实输出1.69v是输入60mv的情况，因为从20mv一直增大波形都是这样，所以我随便拍了一张，实际的增益还是 ...

这就奇怪了，如果输出能跟着输入变化，那就是小信号参数抑制了输出能力，典型参数就是GBP。

输入增大，输出不变，显然是运放的大信号能力不行了。典型参数是SR，但是你现在距离标称的SR还很远怎么就出了这个状况我已经理解不能了。

小信号是指运放内部元件还在线性状态，只是内部元件本身特性导致跟随的幅度变小。大信号指的是运放内部元件已经进入到非线性状态。打个比方，输入摆腿，输出同步跟着摆腿，输入摆的越快，输出同步摆动幅度变小，这是小信号特性，输入摆腿，输出过了一段时间才跟着摆腿，这就是大信号特性抑制了输出。

只看该作者 · 2019-8-27 22:31

R2D2 发表于 2019-8-27 22:19
这就奇怪了，如果输出能跟着输入变化，那就是小信号参数抑制了输出能力，典型参数就是GBP。

输入增大， ...

抱歉，可能我描述的不够明确，第一级运放，输入增大，输出也增大，输入信号幅度从20mv开始增大，输出也跟着增大，只是他们的波形的形状是一样，都产生了失真，更像是一种相位失真

只看该作者 · 2019-8-27 22:32

talorz 发表于 2019-8-27 22:31
抱歉，可能我描述的不够明确，第一级运放，输入增大，输出也增大，输入信号幅度从20mv开始增大，输出也跟 ...

那就加上Cn，对你来说很难吗？

只看该作者 · 2019-8-28 20:46

反馈电阻选的太小了

只看该作者 · 2019-8-29 09:26

R2D2 发表于 2019-8-27 22:32
那就加上Cn，对你来说很难吗？

8脚加上47pf的电容的波形，输入信号为60mvpp，输出为2.33vpp，之前没加是1.8vpp左右

只看该作者 · 2019-8-29 09:52

本帖最后由 YDCMAN 于 2019-8-29 10:00 编辑

带去掉R18测第一级运放是否失真？带宽和增益成反比，一比一放大看看失真与否?同相端阻抗匹配，选的阻值是否准确

只看该作者 · 2019-8-29 09:57

king5555 发表于 2019-8-27 23:32
第二级不要低通滤波，所有影响频率的电容都摘掉。SR低了硬不起來。

嗯，我把后级的低通滤波也去掉了，去掉C48时波形如下
去掉C48和C52时，波形如下

只看该作者 · 2019-8-29 11:23

高增益的放大器，要注意输入端屏蔽

只看该作者 · 2019-8-29 22:11

YDCMAN 发表于 2019-8-29 09:52
带去掉R18测第一级运放是否失真？带宽和增益成反比，一比一放大看看失真与否?同相端阻抗匹配，选的阻值是否 ...

前提：输入方波幅度为190mvpp
我将第一级的增益改为4倍，此时第一级的输出波形如下图，增益约为3倍，此波形未与第二级隔离

第一级增益为4，第二级增益为20，此时第二级输出波形如下图，输出峰峰值为4.58v，但理论上，此级波形应该达到饱和，到达7vpp以上，增益下降了

将R18去掉，隔离第二级的输出如下图，输出增益大概为4

这样看，似乎确实是运放带宽不够，或者是后级的低通滤波限制了方波的一些谐波通过
由于是PCB贴片，暂时还未测试第一级输出为50倍，同时隔离第二级的第一级输出的波形，我明天把图贴上