part 11輸入阻抗和輸入電容

2021-07-30 23:42:30 字數 1248 閱讀 5879

下圖形象說明了運放輸入端阻抗的特性,主要有兩個引數:輸入阻抗和輸入電容。

對於電壓反饋型運放,輸入阻抗主要由輸入級決定,一般bjt輸入級運放共模輸入阻抗不會大於40m歐,差模輸入阻抗大於200g歐。對於jfet和cmos輸入級運放,輸入阻抗要大得多。這個阻抗通常表現為電阻性。

更值得關注的是輸入電容。datasheet的這個引數經常被忽略。運放的輸入電容通常分為共模輸入電容ccm 和差模輸入電容cdiff。

對於有emi抑制特性的運放如lmv832,其輸入電容會被設計的大些。

運放的共模輸入電容ccm 和差模輸入電容cdiff共同形成運放的輸入電容cin。在許多電路中運放的輸入電容都不會造成什麼問題。但某些應用會造成放大電路的不穩定,尤其是反向輸入端的電容,是放大電路不穩定的幾大罪魁禍首之一。下圖是運放在有輸入電容影響下的模型。

這個反向輸入端的電容會在運放的環路增益中引入乙個極點,這是這個極點可能導致電路的不穩定。

運放輸入電容引入的極點如下式,即使這個極點0-db交截越頻率之內,非常靠近0-db交越頻率,也可能引起問題。在這個極點的頻率點上,相位會有45度的相位延遲,它很可能減少放大電路的相位裕度。如放大電路的0-db交截越頻率是2mhz處,2mhz處的相位裕度是89度。如果極點的頻率也在2mhz處,它將使相位裕度減少45度,而變為89 – 45 = 44度,這就顯得不夠了。

通常放大電容的輸入電容不只由運放的輸入電容組成,還包括佈線的雜散電容和引腳電容。應盡量避免運放反向輸入端存在外部雜散電容,尤其在高速應用中。反向輸入周圍區域應去除接地層,從而最大程度減小pcb板的雜散電容。此外,該引腳的所有連線都應盡量短。

在一些應用中,常加入反饋電容來增加電路的穩定,加入反饋電容後的電路環路增益如下式,可見反饋補償電容給環路增益引入了乙個零點。

g應該指輸入電容和輸入端寄生電容,加入反饋電容的好處就是可以抵消由於運放輸入電容和輸入端寄生電容引起的環路不穩定)

關於運放電路的穩定性,可以參閱tim green的系列文章operational amplifier stability。

設運放輸入阻抗為5pf,工作在mhz級訊號時,對地阻抗為32kω,對於感測器放大太小了。

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