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高速運(yùn)放在電路板測(cè)試中為何會(huì)產(chǎn)生振蕩?

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發(fā)表于 2024-11-7 08:00:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
& x+ E8 U( g2 P: o
點(diǎn)擊上方藍(lán)色字體,關(guān)注我們) K% U+ o$ H4 l6 ^/ ~& v# i! R
來(lái)源于小伙伴提問(wèn)。# a, H! d0 t# Z- E! x; ]' }

" U# K+ e8 a5 O- T
: A5 e$ j' t/ _+ [9 D; E) ]2 t: d! Z0 s- m0 @

# a. d  M/ L0 U% O1 b* b6 k3 p
% O0 }2 |/ h6 w- _: O4 k ! y$ Z' S0 A) j: i
) u% w: P7 D3 J
以下是我的一些看法。
+ A; f$ i7 z2 E! G; T. n
) \8 O5 ^7 O* d3 ^) n3 D2 i1 B高速運(yùn)放電路對(duì)電路板設(shè)計(jì)要求極高,在面包板上測(cè)試確實(shí)難以獲得理想效果。7 [% [8 C, `) L" B9 X; n7 d
, Q' B" ~* j3 T; d8 {! Q
對(duì)于傳輸1MHz以上信號(hào)的電路,建議使用pcb設(shè)計(jì)并進(jìn)行仿真,以確保信號(hào)的完整性和電路的穩(wěn)定性。1 N0 I$ L+ Y% ]& P- k

" H6 ?, F) F/ B$ ?# [0 B
+ y: A7 T) E( b& _( K1 R% P# M3 b+ i! S5 Z+ I) R
1# [- x8 i- \$ D7 j- j/ \' a) p
寄生電容和電感! q: M% i/ H- p; G8 ]
面包板會(huì)引入較大的寄生電容(通常幾皮法范圍)以及寄生電感,高速運(yùn)放(如AD8067)對(duì)這些寄生參數(shù)非常敏感,特別是在1MHz以上的信號(hào)情況下。
1 m% B- O! z1 _  E) j6 D# _1 d* R* x' Z
這些寄生效應(yīng)會(huì)影響信號(hào)的相位,使得反饋網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,從而導(dǎo)致振蕩。
- t  w' G7 C; b/ V. U( q
* }' |6 o# ~  r5 c: X5 c. P( I- ~0 G即便是洞洞板,雖然比面包板稍好,但也無(wú)法完全消除這些寄生效應(yīng)。2 I# F% z8 m. M0 E
2
2 p3 A' e' @! y8 Y  y, U布線布局: G  J  g: G% ?! P( A: a+ q
高速運(yùn)放電路對(duì)布線布局要求很高,任何走線長(zhǎng)度、走線方式、地平面設(shè)計(jì)都會(huì)影響穩(wěn)定性。0 O0 h# x5 }3 v6 q7 z
0 h* m8 h* x2 R! _5 N$ d8 b; G
在面包板和洞洞板上,走線無(wú)序、長(zhǎng)短不一,這些因素都可能使運(yùn)放自激振蕩。
" k. g# E5 w% O8 q" r
  n$ P% n, G0 e* b" _$ M而在PCB上可以專門設(shè)計(jì)短而粗的走線和低阻抗的接地來(lái)減少這種影響。* Q* z6 l' H4 J3 Q# g* J
3
0 `' C9 r6 v$ X! R9 U% R電源去耦
4 I4 |0 X2 N; |/ ~' {# W' H- T雖然你在電源端加了0.1μF和10μF的去耦電容,但在面包板和洞洞板上,電容可能距離芯片較遠(yuǎn),無(wú)法有效去除高頻干擾。
' ?% R) N. ?8 }! @2 M
8 `0 `7 I/ g" `在高速運(yùn)放應(yīng)用中,去耦電容需要盡量靠近運(yùn)放電源引腳,以確保穩(wěn)定的電源供電,否則會(huì)引起不必要的振蕩。' d, \8 S4 N1 m* p
4  i4 B! G; ~! w. @
反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)$ V2 P1 e  G0 o) g. h( L
你的反饋電阻為1kΩ/30Ω(增益約為10),在高速運(yùn)放中,較大的反饋電阻可能會(huì)和寄生電容共同作用形成相移網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)致不穩(wěn)定。
  q) V0 d: S; R6 A8 p
) t) }6 V1 [% H, _! d7 S( H5 Y  B3 R可以嘗試減小反饋電阻值,同時(shí)適當(dāng)調(diào)整增益,以找到更穩(wěn)定的工作點(diǎn)。
& L3 \$ B# V4 f3 e( e5
2 G% N  e& V1 `" j信號(hào)干擾
, d% c$ q, L" S# o! P& S6 [* x; F你的輸入信號(hào)(1MHz方波)在這種環(huán)境下很容易受到輸出信號(hào)的耦合干擾,尤其是在面包板上沒(méi)有明確的地平面設(shè)計(jì)。1 j& i. v, S% A9 R
7 e( k1 j2 u, Y% K5 V* X2 i, h
這種干擾會(huì)引起反饋信號(hào)的失真,加劇振蕩問(wèn)題。+ T$ I" J/ d6 b
  V" i, r1 X; O0 b0 l4 a
建議如下:
- y# N6 J8 M$ X! j1 w: z  L1 o$ x
  • PCB設(shè)計(jì):對(duì)于高速運(yùn)放電路,最佳的解決方案是設(shè)計(jì)專門的PCB,確保布線短小、去耦電容緊鄰芯片,合理設(shè)計(jì)地平面,減少寄生效應(yīng)。
  • 使用貼片電容:如果你嘗試在洞洞板上焊接,可以使用貼片電容直接焊在運(yùn)放的電源引腳旁邊,盡量減少去耦電容的引線長(zhǎng)度,以提高高頻去耦效果。
  • 降低頻率或改用更低速的運(yùn)放:如果PCB設(shè)計(jì)不現(xiàn)實(shí),可以考慮降低工作頻率或選擇GBW較低的運(yùn)放,盡量避免高速信號(hào)在非理想布局下的寄生效應(yīng)影響。
  • 屏蔽外界干擾:盡量減少輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的干擾,比如使用屏蔽電纜或隔離輸入輸出走線。" `  m' M  [. q$ Y6 T4 ?# }
    0 U" ~8 R, k- u7 G% N3 z

    : U4 x0 T% }8 H2 {& K ; m% d! @) s" x/ b
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