Part Number:OPA818
Hi:
我想请教下OPA818搭建TIA时候的稳定性问题。它的规格书上写到,最小增益7V/V时候稳定,TIA时的噪声增益为1+Cin/Cf。
我的仿真电路里面,Cin=0pf,Cf=0.5pf,按照公式算的话,此时的噪声增益为1+2.4/0.5=5.8,这是小于7的,为啥我仿真得到此时的开关增益Aolβ=0dB时候相位裕量在59.8°呢——这是稳定的啊?我这么算有啥问题嘛?
提这个问题是因为我目前选型这款运放搭建TIA,用的是LTspice做的仿真,做开环分析的时候发现了这个问题,以为是仿真软件缘故,切换到了Tina仿真,结果基本是一样的。也就是不是仿真软件的缘故。
另外,还有个问题,LTspice仿真环路增益是需要将输入源等于AC 1 的,这个我能够理解,
为啥Tina中仿真环路增益,不需要考虑输入源呢?按照下面公式可以直接推导出来,vo就是环路增益——但这在LTspice中确是不对的,必须Vin=AC 1 0才行。所以想请教下Tina是不是做频域仿真的时候,它的输出就是Vo/Vin了。因为LTspice频域仿真输出仅仅是Vo(测量点),而不是Vo/Vin。
谢谢!
Amy Luo:
您好,
我不确定您上述频率响应曲线是怎样仿真出来的,下面链接中文档讲了怎样在TINA中仿真波特图,其中需要得到VFB,VY 和VX,然后才能得到Aolβ,如下截图各符号定义。看您仿真电路中并没有测试Vfb,因此我怀疑您是否按照下面高校应用指南中的步骤进行仿真的,请确认一下这个步骤。
[FAQ] 德州仪器高性能模拟器件高校应用指南
纪烈臣 said:另外,还有个问题,LTspice仿真环路增益是需要将输入源等于AC 1 的,这个我能够理解,
我不了解LTspice仿真,您说的输入源等于AC 1,是指输入信号源交流幅值为1吗?
纪烈臣 said:为啥Tina中仿真环路增益,不需要考虑输入源呢?
看我上面截图,Aolβ的计算与输入源有关,它是通过VFB,VY 和VX计算得到的。
您下面这个截图中的计算公式,其实已经是将输入源VX=1了。
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Amy Luo:
纪烈臣 said:我的仿真电路里面,Cin=0pf,Cf=0.5pf,按照公式算的话,此时的噪声增益为1+2.4/0.5=5.8,这是小于7的,为啥我仿真得到此时的开关增益Aolβ=0dB时候相位裕量在59.8°呢——这是稳定的啊?我这么算有啥问题嘛?
不明白您为什么要这样计算,电路中还有电阻呢,应该是共同作用的结果
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纪烈臣:
Amy Luo said:不明白您为什么要这样计算,电路中还有电阻呢,应该是共同作用的结果
https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/posts/what-you-need-to-know-about-transimpedance-amplifiers-part-1
我是看了opa818规格书里面推荐的一篇文档,TIA电路输入有电容,所以它的1/β高频时候为1+Cin/Cf。是这样算的呢。
另外,按照您说的,加上了VfB测试点,结果还是一样的呢。我看了您推荐的资料,我这样开环分析应该没问题的。以前也看过一遍呢。
所以,我就很奇怪,这颗运放宣称是7倍增益稳定,为啥按照1+Cin/Cf公式算,此时增益不到7,它仍然是稳定的。
Amy Luo said:您下面这个截图中的计算公式,其实已经是将输入源VX=1了。
您为啥那么说呢?我没有设置输入源啊。
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Amy Luo:
我刚仿真了下,是不稳定的,相移超过了180°:
我说的是下面这个截图中将输入源VX设置为1,图中公式才成立:
否则的话Aolβ=Vo/Vx,如下面截图中推导:
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纪烈臣:
您好,谢谢您的解答。
还有两个疑问啊:
Amy Luo said:我说的是下面这个截图中将输入源VX设置为1,图中公式才成立:
第一,实际在Tina中测试了下,输入交流源是否等于1,最终的频响是一样的呢。我猜测,tina中直接输出的是Gain,而是不Vout的,所以输入源的幅值多少好像没啥影响把。我是这么理解的,对吗?
输入源为正弦波,幅值为1V
输入源为正弦波,幅值为0.5V
第二,
Amy Luo said:我刚仿真了下,是不稳定的,相移超过了180°:
您的仿真电路跟我的不太 一样,我的Rf=1M,换成了您的303R确实不稳定了。那怎么解释呢?我想知道TI OPA818手册中提到的TIA技术文档中的NoiseGain=1+Cin/Cf,为啥在这里不再适用了呢,变得像您最开始说的,跟电阻有关系了。
最后,还是谢谢您耐心的解答,谢谢。