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每個人都知道運放應(yīng)該使用靠近運放供電管腳的退耦電容，對嗎?但為什么要使用這個退耦電容呢?舉個例子，如果沒有合適的退耦，運放會更容易產(chǎn)生振蕩。了解使用退耦電容的原因能夠增加你對這個問題的理解和認(rèn)知。 電源抑制比是運放抑制供電發(fā)生變化的能力。如圖1所示，在低頻段，運放的電源抑制比是非常高的，但是隨著頻率的增加，電源抑制比會減小。在高頻段，較小的電源抑制比可能會導(dǎo)致運放振蕩。 我們經(jīng)常認(rèn)為，外部的供電噪聲會影響運放。但是，運放自身會產(chǎn)生一些問題。例如，負(fù)載電流來源于運放的供電。如果沒有合適的退耦，運放的供電端的阻抗就會非常大。這會導(dǎo)致負(fù)載的AC電流在供電端產(chǎn)生一個AC電壓，從而構(gòu)成了一條無意的，不可控的反饋回路。供電端的電感能夠放大該AC電壓。在高頻段，運放的電源抑制比比較低，這條無意的反饋回路能夠引起振蕩。 當(dāng)然，運放內(nèi)部電路也會帶來一些影響。如果沒有一個穩(wěn)定的供電，內(nèi)部電路的節(jié)點之間也可能會產(chǎn)生反饋回路。內(nèi)部電路的設(shè)計是為了使運放工作得更穩(wěn)定，供電端有較低的電阻。如果沒有穩(wěn)定的低阻抗的電源供電，運放的工作可能變得特別異常且不可預(yù)測。 給運放的輸入端加一個干凈的正弦波，較差的退耦產(chǎn)生的反饋回路上可能是一個失真的正弦波。如圖2 所示，在供電端的信號電流經(jīng)常是失真的，因為它僅僅是正弦信號的一半。如果正端供電和負(fù)端供電的電源抑制比不相同，也會使輸出波形失真。 如果負(fù)載電流很大，該問題會變得更加嚴(yán)重。電抗性負(fù)載會產(chǎn)生相位，使負(fù)載電流產(chǎn)生相移，這可能會加劇這個問題。容性負(fù)載在反饋回路上會產(chǎn)生額外的相移，很有可能會產(chǎn)生振蕩。為了消除這些問題，我們需要較大容值的鉭電容作為退耦電容，并且需要特別注意該電容的布局，應(yīng)直接連接在供電引腳上，且越近越好。 當(dāng)然，并不是所有的低質(zhì)量的退耦都會使運放產(chǎn)生振蕩。如果沒有足夠的正向反饋，或者相移并不是很大，并不會使運放振蕩。但是，運放的性能會大大下降。較大的過沖，較長的建立時間會影響頻率響應(yīng)和脈沖響應(yīng)。 在以前的博客中曾經(jīng)討論過，TINA或者其它的SPICE仿真工具不能很好地仿真出這些現(xiàn)象。SPICE中的電壓源是相當(dāng)穩(wěn)定的，不會隨著負(fù)載電流而產(chǎn)生變化。要想仿真出實際的供電阻抗非常難，并且結(jié)果是不準(zhǔn)確的。電源抑制比的值用我們最好的模型macro來仿真，但是，反饋回路上的相位關(guān)系不可能完全準(zhǔn)確。一般情況下，仿真是很有用的，但并不能準(zhǔn)確地預(yù)測出上述現(xiàn)象。 你不應(yīng)該成為一個偏執(zhí)狂------沒有必要對退耦太過要求。對一些特別敏感的情況和潛在的問題提高警惕就可以了。適當(dāng)?shù)睦斫夂驼J(rèn)知會使模擬設(shè)計變得更好。 |
