Wie kann die Instabilität des Operationsverstärker-Spannungsfolgers korrigiert werden?

Ich verwende eine Reihe von Operationsverstärkern mit einer Versorgung ( OPA4344 ) in einer Schaltung und verwende einen davon, um einen VCC / 2-Wert für eine virtuelle Masse an die + Seite mehrerer anderer Operationsverstärker zu liefern.

VCC beträgt +5 Volt. Wenn ich das Board zum ersten Mal einschalte, bekomme ich 2,5 V vom Ausgang, aber nach einer Weile springt der Ausgang auf ungefähr 4,5 Volt und bleibt dort, bis ich mich aus- und wieder einschalte.

Ich habe hier gelesen , dass:

Aufgrund der starken Rückkopplung (dh der Rückkopplung der Einheitsverstärkung) und bestimmter nicht idealer Eigenschaften realer Operationsverstärker neigt dieses Rückkopplungssystem zu schlechten Stabilitätsspannen. Folglich kann das System instabil sein, wenn es an ausreichend kapazitive Lasten angeschlossen wird. In diesen Fällen kann ein Verzögerungskompensationsnetzwerk (z. B. Verbinden der Last mit dem Spannungsfolger über einen Widerstand) verwendet werden, um die Stabilität wiederherzustellen.

Wie Sie sehen, verwende ich bereits einen Widerstand am Ausgang. Das Datenblatt für den 4344 (auf das zuvor verwiesen wurde) besagt, dass der Operationsverstärker "Unit Gain Stable" ist.

Gibt es noch etwas, das die Instabilität verursachen kann? Benötige ich für jeden Ausgang einen separaten Widerstand (derzeit sind die + Eingänge von drei an VOUT gebundenen Operationsverstärkern)?

VCC beträgt +5 Volt. Wenn ich das Board zum ersten Mal einschalte, bekomme ich 2,5 V vom Ausgang, aber nach einer Weile springt der Ausgang auf ungefähr 4,5 Volt und bleibt dort, bis ich mich aus- und wieder einschalte.

Zuerst dachte ich, dass dies wie ein Fall von Phaseninversion außerhalb des Gleichtakt-Eingangsbereichs klingt (der für den OPA344 -0,1 V bis (Vcc - 1,5 V = 3,5 V in Ihrem Fall) beträgt. Es ist heutzutage seltener, aber einige op -ampere weisen eine Verstärkungsumkehr auf, wenn sie sich außerhalb ihres Gleichtaktbereichs befinden, was zu einem effektiven Latch-Up-Zustand führt. Bei einem Operationsverstärker mit Phaseninversion sollte es Ihnen gut gehen, solange Sie im Gleichtaktbereich bleiben Wenn Sie draußen herumlaufen, gibt es keine Garantie dafür, dass es ordnungsgemäß funktioniert.

Das OPA334-Datenblatt sagt jedoch Folgendes:

Die Operationsverstärker der Serien OPA334 und OPA335 sind einheitlich und frei von unerwarteter Umkehrung der Ausgangsphase. Sie verwenden Auto-Zeroing-Techniken, um eine niedrige Offset-Spannung und eine sehr geringe Drift über Zeit und Temperatur bereitzustellen.

An diesem Punkt müssen wir also noch einige Dinge ausprobieren, vorausgesetzt, Sie können dieses Problem leicht reproduzieren.

1. Überprüfen Sie alle Opamp-Pin-Spannungen mit einem Oszilloskop. Stellen Sie sicher, dass Vcc und Vss Ihren Erwartungen entsprechen, und prüfen Sie, ob der + -Pin des Operationsverstärkers die erwarteten 2,5 V beträgt.

2. Fügen Sie einen Kondensator (100-1000pF) zwischen Operationsverstärker + und Masse hinzu. Sie sollten dies trotzdem tun, um die Impedanz des Spannungsteilerknotens bei hohen Frequenzen niedrig zu halten, damit er kein Rauschen aufnimmt. Wenn dies das Problem behebt, kann es zu einer HF-Gleichrichtung kommen (wenn dies der Fall ist, bin ich überrascht, aber es ist möglich.), Bei der sich der Operationsverstärker linear mit niederfrequenten Signalen verhält, sich jedoch nichtlinear wie ein Gleichrichter mit Hochfrequenzsignale und wandelt Wechselstrom in eine Gleichstromvorspannung um.

3. Fügen Sie einen Bypass-Kondensator über die Versorgung des Operationsverstärkers ein. (Versorgungsgeräusche sollten keinen großen Unterschied machen, aber man weiß es nie)

4. Ersetzen Sie den Operationsverstärker durch einen anderen des gleichen Modells - der auf der Platine könnte beschädigt werden.

Wenn alles noch gut aussieht, haben Sie einen ziemlichen Stumper.

Stellen Sie einen Widerstand in Reihe mit dem von Ihnen bereitgestellten Feedback. Mit anderen Worten, entfernen Sie die Nullwiderstandsleitung vom Ausgang zum negativen Eingang und platzieren Sie einen Widerstand mit niedrigem Wert, z. B. etwa 2,2 k. Hoffentlich wird es das Problem lösen.

Dieser Widerstand bildet zusammen mit der Eingangskapazität des Verstärkers eine Art Kompensation, die sicherstellt, dass Hochfrequenzschwingungen blockiert werden. Wenn die Hochfrequenzverstärkung verringert wird, kann das Barkhaussche Kriterium nicht erfüllt werden und daher keine Schwingungen. Diese Schwingungen haben eine so hohe Frequenz, dass sie durch Nichtlinearitäten im Operationsverstärker gleichgerichtet werden und der resultierende Gleichstrom den Effekt ergibt, den Sie sehen.