Анализ на стабилността (фазов запас) в реални вериги за обратна връзка

Така че имах добра идея да използвам отрицателна обратна връзка за контрол на компенсиращия ток в моята схема за събиране на данни. Разбира се, можете да направите това в софтуер, но премахването на отместването на входния етап ще намали люлеенето и ще позволи по-голямо усилване на усилвателя преди ADC без насищане, като по този начин ще се подобри SNR.

Така че аз проектирах този цикъл за обратна връзка и моята компания го изгради. И той се колебае на около 50kHz, което вероятно не е изненада за повечето експерти, тъй като единственият анализ на стабилността, който направих, беше тройна проверка дали имам отрицателна обратна връзка.

Действителният контур включва усилвател за извадка и задържане (този раздел, който включва C track 'role = "presentation"> C track и двата R track' role = "prezentacija>> R резистора на пистата, е демонстриран в предишна итерация), но трептенето се появява само по време на фазата на пистата, така че възпроизведох цикъла, както съществува по време на фазата на пистата.

Основната идея е, че веригата за обратна връзка трябва да принуди двата входа на OA2 към едно и също напрежение (добре, изходното напрежение, разделено на усилването на отворения контур на OA2), така че компенсиращото напрежение на V out 'role = "presentation"> V out е принуден към V офсет 'role = "prezentacija"> V офсет. След това извадката и задържането преминава в режим на задържане и аз придобивам V out 'role = "presentation"> V out .

Изучих Gain Margin и Phase Margin в училище, но не съм имал скорошна практика с това и всъщност не знам как да създам графика на Боде за тази действителна схема. OA1 и OA2 са OPA2376, а OA3 е OPA340. Има допълнителни връзки за байпас на захранването и т.н., които оставих, тъй като не мисля, че имат отношение към пътя на сигнала. Но не се колебайте да попитате за тях, ако имат причина за стабилността. А захранването представлява тока към сензора, който всъщност не е идеален източник на ток. I 1 'role = "prezentacija"> I 1

Как да разработя графика на Боде за схеми като тази, използвайки неидеални операционни усилватели, които съдържат големи полюси в допълнение към тези, създадени от моите пасивни компоненти? Просто прочетете тези от техническите листове и наслагнете

Притеснявам се, защото честотата на трептене е толкова ниска и близка до желаната от мен честотна лента.

Правилен ли съм, че проблемът с фазовото изместване е причинен от ъгловите честоти на операционните усилватели под 10Hz? Ако използвам мрежа за обратна връзка със съпротивление, ще пресека ли усилването на отворения контур, измествайки честотата от ъгъла надясно (където трасето на отворения контур пресича новата ми печалба)? И фазовото изместване също ще започне с по-висока честота?

Моето впечатление е, че OA1 и OA3 имат единично усилване на напрежението (инвертор), поради съществуващата обратна връзка. Което оставя OA2 като проблем. Какво би било добър цикъл за обратна връзка за OA2, за да стабилизира цикъла като цяло, като същевременно поддържа грешката на компенсирането малка и се урежда за малко време (защото трябва да вляза в режим на готовност)? Или вместо това трябва да коригирам следата C tia и/или R, за да премествам съществуващите си колони, вместо да създавам нови? 250 μ s 'role = "презентация"> 250 μ s C tia' role = "презентация"> C tia R track 'role = "presentation"> R track

Уау, страхотно е, че задавате този въпрос, той показва възхитителна смелост.

Анализ на стабилността на реалния цикъл.

„Как да разработя графика на Боде за схеми като тази, използвайки неидеални операционни усилватели, които съдържат големи полюси в допълнение към тези, създадени от моите пасивни компоненти?“

Трябва да се имат предвид два въпроса при разработването на схеми на веригата:

Прави ли този дизайн това, което трябва?
Прави ли този дизайн това, което е предвидено (проектирано) да прави?

Първият въпрос е най-важният, но сега ще го заобиколим, за да разгледаме втория, където анализът на стабилността би се вписал в процеса на проектиране. Това ще бъде демонстрация на добре позната техника, анализ на Боде, приложена към прости вериги, съставени от OpAmps, резистори, кондензатори и полюси и нули на лявата полуплоскост. Въпреки че може да се разшири до по-сложни видове къдрици, няма да го има, защото ще бъде достатъчно дълго. Така че няма да откриете никакво обсъждане на контурни топологии, които се превключват периодично по време на операционен цикъл, няма избледняващи полюси, никакви отклоняващи се нули в дясната полу равнина и други мръсни трикове.

Анализът на стабилността се състои от три стъпки:

Няколко неща, които трябва да имате предвид по отношение на анализа на Боде:

Това е само линейна техника. В цикъла не е разрешено умножение на честота. честотата на сканирания източник трябва да се сравнява с входа и изхода, без да се поставя енергия в други честоти, за да бъдат полезни резултатите.
Това също е наистина малък анализ на типа AC сигнал.
Анализът се извършва само на отворени цикли. Анализът със затворен цикъл ще ви даде плосък нулев dB отговор, докато усилването на отворения контур падне под нула dB. Така че трябва да прекъснете цикъла и тогава можете да видите приноса на всички полюси и нули в цикъла.
Всеки контур, чието усилване надвишава нула dB при> 20 dB/десетилетие (повече от един некомпенсиран полюс), ще бъде нестабилен.
Наистина искате фазов марж> 35 градуса.

Ще преминем през стъпки 1 и 2, като използваме вашия цикъл като пример.

1. Бързо и мръсно

червени флагове

Погледнете бързо за всичко, което се откроява.