วิธีการแยกแอมป์สหกรณ์ในภูมิภาคเชิงเส้น

พื้นหลัง

สำหรับแอพพลิเคชั่น transimpedance คุณต้องการให้แอมป์อยู่ในขอบเขตเชิงเส้นและหลีกเลี่ยงความอิ่มตัวของแอมป์และการกู้คืนพิกัด

สิ่งนี้สามารถทำได้ด้วยวงจรควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติแบบง่ายเมื่อใช้แอมป์สหกรณ์ที่มีความเสถียรเช่นกัน

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

เมื่อไดโอดเปิดการตอบสนองแบบวงปิดจะคงไว้ซึ่งแบนด์วิดท์เดียวกัน แต่ขนาดจะลดลง ปัจจัยป้อนกลับความถี่สูง Cfeedback / (Cfeedback + Cin) เข้าใกล้ 1 แต่ก็ไม่เป็นปัญหาเพราะแอมป์สหกรณ์มีความเป็นหนึ่งเดียวที่มั่นคง ฉันใช้สิ่งนี้กับ OPA656 และใช้งานได้ดี

สิ่งนี้จะไม่ทำงานกับแอมพลิฟายเออร์ที่ decompensated มันจะสั่นเมื่อมีข้อเสนอแนะความถี่สูงมากเกินไป ฉันเคยเห็นสิ่งนี้กับ OPA846

คำถาม

คุณจะเก็บแอมพลิฟายเออร์แบบ decompensated ไว้ในพื้นที่เชิงเส้นในแอปพลิเคชัน transimpedance ได้อย่างไร

ฉันลองจำลองวงจรด้านล่างด้วยความหวังว่าการสลับในความจุอินพุตพิเศษจะลดความคิดเห็นความถี่สูง แต่ผลลัพธ์ไม่ดี

^{จำลองวงจรนี้}

ค่าองค์ประกอบในแผนงานไม่ใช่สิ่งที่ฉันใช้ในวงจรจริงของฉัน พวกเขาเป็นค่ารอบเพื่อลดความซับซ้อนของการสนทนาของวงจรเช่นปัจจัยความคิดเห็นความถี่สูงของวงจรแรกเมื่อไดโอดปิดคือ 1/101 ค่าองค์ประกอบที่แท้จริงของฉันได้รับการปรับแต่งเพื่อความเร็วสูงสุดใกล้กับขอบของความมั่นคงซึ่งไม่ทราบแน่ชัดเนื่องจากมีการกาฝากของคณะกรรมการและจะหันเหความสนใจจากคำถาม

หากแอมป์ของคุณทำงานได้ดีในระดับต่ำด้วย OPA846 และปัญหาเกิดขึ้นที่ระดับสูงเท่านั้นฉันเชื่อว่าคุณมีความเป็นไปได้สามประการ:

1) ลด R1 เพื่อให้คุณได้รับ transimpedance น้อยลง: จะมีช่วงมากขึ้นสำหรับกระแส แต่คุณจะสูญเสียความละเอียด (การขยาย)

2) การปรับวงจร จำกัด การขยาย (R2, C2, D1 จากแผนผังแรกในคำถามของคุณ): หากวงจรนี้ทำงานได้ดีกับ OPA656 บางทีคุณสามารถใช้ OPA846 ได้เช่นกัน ลองเปลี่ยน R2 เพื่อให้สาขาควบคุมการขยายไม่ทำให้วงจรไม่เสถียร

3) เพิ่มการชดเชยเพิ่มเติมให้กับวงจรโดยเปลี่ยน C1 หรือเพิ่ม C3 ฉันรู้สึกว่าถ้าวงจรทำงานได้ดีกับ OPA656 แต่มีปัญหากับ OPA846 นั่นอาจเป็นปัญหาการชดเชย

เท่าที่ฉันรู้มันเป็นเรื่องยากที่จะคิดวงจร จำกัด กระแสโฟโตไดโอดเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับแอมพลิจูดที่เกี่ยวข้องมักจะต่ำมาก

คนที่สองน่าจะใช้งานได้หากไตรมาสที่ 1 เป็น MOSFET แทน ทั้งสองแนะนำความไม่เชิงเส้นที่สำคัญใกล้กับเกณฑ์ นี่คือทางเลือก

บางสิ่งเช่นนี้

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ต้องเลือก R3 / R4 (hysteresis) และ R6 (การโหลด) เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นระหว่างโหมด high-gain และ low-gain เมื่อใกล้กับ threshold

คุณอาจจำเป็นต้องปรับวิธีการขับ fets (กระแสของเกตได้รับการขยาย D :)

ข้อสังเกตทั่วไป

OPAMPs ทั้งหมดมีการเพิ่มวงวนปิดขั้นต่ำ

OPAMP ได้รับการชดเชยเพื่อให้แน่ใจว่ามีระยะห่างขั้นต่ำที่อัตรากำไรขั้นต่ำที่ระบุ (ปกติคือ 0.1)

หากคุณต้องการทั้งความเร็วสูงและความเสถียรด้วย OPAMP ที่ไม่มีการชดเชยและมีอัตรากำไรต่ำคุณต้องชดเชยตัวเอง

ในแง่ของความเป็นเชิงเส้น: ข้อเสนอแนะคือสร้างความมั่นใจในเชิงเส้นตรงไม่เชิงเส้นตรงของวงเปิดของ opamp

ข้อสังเกตเฉพาะ

ปัญหาเกิดขึ้นเนื่องจาก AGC - ด้วยการได้รับสูงทุกอย่างก็โอเค แต่ด้วยการได้กำไรต่ำมันก็ไม่ได้ ดังนั้นคุณต้องให้แน่ใจว่าคุณยังได้รับประโยชน์สูงจากมุมมองของ AOP หรือคุณต้องชดเชย opamp ในกรณีเหล่านี้

1. คุณสามารถลองลดระดับการป้อนข้อมูลของคุณแทนที่จะลดการได้รับ
2. คุณสามารถลองเพิ่มการชดเชยเมื่อลดกำไร

ในแผนผังของคุณด้วย Q1 ฉันทราบว่า Q1 จะไม่ดำเนินการตามปกติเนื่องจากแรงดันเอาต์พุตสูงกว่าแรงดันของอินพุต แต่เนื่องจากความผันผวนแรงดันเอาต์พุตจะต่ำกว่าอินพุทความคิดเห็นจะสูงขึ้นเพราะคุณชดเชยกระแสอินพุต - นั่นเป็นข้อเสนอแนะ! ดังนั้นคุณจะลดการได้รับและนำ OPAMP ในภูมิภาคที่ไม่เสถียร

ข้อเสนอแนะ

เพื่อลดอินพุตคุณสามารถเพิ่มไดโอดปกติในโหมดไปข้างหน้า มันจะดำเนินการเล็กน้อยเมื่อผู้รับมีเอาต์พุตต่ำและมากขึ้นเมื่อเอาต์พุตของผู้รับสูง - ดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็น AGC มันจะต้องมีการจำลองและเลือกไดโอดเพื่อหาสิ่งที่ดีที่สุด นี่ไม่ใช่ความคิดเห็นจาก OPAMP ดังนั้นจึงไม่ส่งผลกระทบต่อการได้รับลูปแบบปิด

ปัญหาอีกประการหนึ่งของวิธีการที่ใช้ Q1 คือการวิเคราะห์สัญญาณขนาดเล็กสามารถใช้ได้กับทุกสิ่ง ฉันคิดว่าคุณควรมีวงจรแก้ไขให้มีความคิดเห็นเฉลี่ย หากข้อเสนอแนะ AGC เป็นกระแสความถี่ต่ำจะไม่เพิ่มการตอบรับความถี่สูงของคุณมากกว่าความถี่ต่ำ

เพื่อให้ข้อเสนอแนะความถี่สูงของคุณอยู่ในระดับต่ำคุณควรปิดกั้นเส้นทางข้อเสนอแนะที่สูงขึ้นสำหรับความถี่สูง คุณสามารถเพิ่มตัวเหนี่ยวนำในชุดของเส้นทางข้อเสนอแนะหรืออาจเพิ่มตัวเก็บประจุบายพาสเพื่อพื้นในเส้นทางข้อเสนอแนะของคุณ

การเพิ่มการชดเชยสำหรับความถี่สูงก็ต่อเมื่ออัตราขยายต่ำดูเหมือนยากยิ่งขึ้น ตัวเก็บประจุตัวแปรแรงดันไฟฟ้าสามารถช่วยให้ตัวกรอง RC ปรับให้เข้ากับระดับสัญญาณได้ แต่ดูเหมือนจะปรับยากขึ้น

ฉันหวังว่าความคิดเหล่านี้จะช่วยคุณ