PA84 inestabilidad del amplificador operacional a voltajes de alimentación altos (er) +/- V_s

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Estoy intentando solucionar un circuito de controlador piezoeléctrico, que utiliza un amplificador operacional PA84 (ganancia 10x). El esquema desde el que estoy trabajando indica que los voltajes de suministro deben ser de +200 / -15 V , que están bien dentro de las especificaciones ... sin embargo, estoy recibiendo mucho ruido en la salida.

Por ejemplo, al ver solo CH2 en el esquema sin señal de entrada, veo un voltaje de umbral para la entrada de polarización de CC, donde me muevo de prácticamente ningún ruido (~ mV) a una gran cantidad de ruido (~ V) ) en la salida. Con los voltajes de suministro de + 200 / -15 voltios en mi amplificador operacional, el umbral es de aproximadamente -1.5 V después del potenciómetro R45 (~ 30 V en la salida de CH2). Sin embargo, me di cuenta de que reducir los voltajes V_s a, por ejemplo, + 100V / -15 cambió este umbral para poder escanear el potenciómetro R45 en todo su rango sin moverme a una región de inestabilidad.

¿Alguien ha encontrado un problema similar antes, o tiene alguna sugerencia o sugerencia? No es intuitivo para mí por qué la tensión de alimentación tendría un impacto tan notable en la estabilidad del amplificador operacional ... aunque para ser justos, soy muy nuevo en todo esto: P

NOTA: También tengo un condensador limitador de ancho de banda de 4pf a través del amplificador operacional, en paralelo con R19, R20, R21. Esto no está en el circuito de JILA publicado en línea, pero fue necesario para deshacerse de las oscilaciones de los amplificadores operacionales. También puse un capacitor de 10nF en paralelo con R9, que estaba en una copia diferente (en papel) del mismo circuito que recibí de alguien que solía trabajar en JILA (no está claro por qué existe una discrepancia con el circuito de dominio público publicado en su página web ...). La copia en papel también muestra un condensador limitador de ancho de banda de 3pF (no 4pF). Estoy usando el de 4pF mientras espero que llegue el de 3pF. El circuito también se presenta en una PCB, por lo que podría haber algunos problemas con mi diseño aquí ...

    
pregunta Neal Pisenti

3 respuestas

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Gracias por todos los punteros! El problema resultó ser (algo paradójicamente) que el circuito necesitaba una pequeña carga capacitiva. Descubrí esto casi por accidente: nunca pensé en mirar la salida en un osciloscopio y un multímetro simultáneamente, pero cuando conecté mi multímetro mientras el circuito aún estaba conectado al visor, el amplificador operacional dejó de oscilar. Resulta que la capacidad de ~ 100 pF del multímetro fue suficiente para matar las oscilaciones, y soldar un límite similar a través de la salida resolvió el problema.

No tengo ni idea de por qué funcionó esto, porque es más probable que las cargas capacitivas afaik induzcan las oscilaciones, no al revés ...

    
respondido por el Neal Pisenti
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Si tuviera que adivinar, diría que el circuito está siendo víctima de su esquema de desviación extravagante. Se realiza un valiente intento en la generación de voltaje de referencia negativa para garantizar un buen rechazo de la fuente de alimentación, con muchos desvíos (con condensadores de varios tamaños) y almacenamiento en búfer. Pero esto podría no compensar que el amplificador operacional esté en rieles de potencia asimétricos. Todo lo que se encuentra en la hoja de datos asume carriles de alimentación simétricos.

No importa eso. Echemos un vistazo a otra cosa. En la tabla de especificaciones en la hoja de datos vemos algo interesante en el rango de voltaje en modo común . Es decir, puede ser tan malo como más / menos \ $ V_s - 10 \ $! ¡UH oh! Esto significa que su circuito debe asegurarse de que las entradas del PA84 no estén dentro de los 10 voltios de cualquiera de los rieles de alimentación. Sospecho que la línea -VREF por sí sola podría estar violando eso, incluso sin señal. Sus manipulaciones del potenciómetro podrían llevar al dispositivo más allá del rango de entrada del modo común.

    
respondido por el Kaz
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No pretendo conocer este circuito específico, pero las cargas capacitivas son un problema notoriamente difícil para opamps ...

Aquí hay una nota de aplicación que describe problemas de estabilidad similares y da ejemplos prácticos de soluciones, que podría ser útil.

Editar: revisando la hoja de datos vinculada por Kaz, las notas de "Estabilidad" dicen:

  

2. Manteniendo la capacitancia parásita externa del punto de suma a tierra en un   Resistencia de carga mínima y de sumpoint (resistencias de entrada y realimentación).   en paralelo) debajo de 500Ω. Se puede usar una resistencia de carga de sumpoint más grande   con mayor compensación de fase (ver 1 arriba).

Eso sería R19..21 en paralelo con R5, R18 - en algún lugar por encima de 2k y ciertamente no por debajo de 500R. Se puede solicitar una mayor compensación (aumentar C5, reducir R1). Los valores actuales parecen apropiados para una ganancia de 30, por lo que ya están en el lado bajo para una ganancia de 20.

¿Alguien estaba tratando de obtener una velocidad de giro más rápida de lo que el amplificador puede proporcionar cómodamente? ¿La aplicación necesita la mayor velocidad? Si no es así, aumente la compensación.

Re: supplies: la hoja de datos indica que la operación de un solo suministro es aceptable, por lo que no me preocupan los voltajes de suministro asimétricos. Y si el suministro de -Vref está entre 0 y -10 V, debe estar dentro del rango de entrada de modo común en cualquier configuración de R45.

    
respondido por el Brian Drummond

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