Dinámica del lazo del regulador lineal

  

¿No es el ajuste de salida siempre un paso detrás del cambio en el   ¿entrada? ¿Hay una frecuencia de entrada o dVin / dt en la que el op-amp   ¿No sería capaz de estabilizar la frecuencia de salida?

Sí, lo es y se reduce a un criterio llamado margen de fase: esta es una medida de la estabilidad de los amplificadores operacionales en el rango de frecuencias para los que es útil.

Llevado al extremo, el amplificador operacional podría ser lo suficientemente lento como para que cualquier medida contraria tomada por él para cancelar una alteración no deseada en la salida en realidad produzca una retroalimentación positiva. Así es como funciona un oscilador y la mayoría de nosotros hemos oído hablar de inestabilidades de salida en los amplificadores operacionales de vez en cuando.

Entonces el margen de fase es la clave para la estabilidad. Si observa la respuesta de bucle abierto del op-amp a continuación, podría ver lo que quiero decir: -

Puedeverque,parafrecuenciasbajasamedias,eldesplazamientodefaseenbucleabiertoenlasalidaesdeaproximadamente90grados.Estoestípicodelamayoríadelosamplificadoresoperacionalescongananciadebucleabiertoy,porsupuesto,cuandocierraelbucle,elcambiodefaseesde180grados.Sinembargo,esenoeselcasodebucleabiertoporqueunamplificadoroperacionaldebucleabiertoescomounintegrador.

Sinembargo,amedidaquelafrecuenciaaumentadesdeelrangobajo/medio,elfactorde"retardo" comienza a involucrarse y esto es lo mismo que cambiar la fase. Se llega a un punto en el que el cambio de fase en bucle abierto se desviaría naturalmente de 90 grados y alcanzaría los 0 grados Y, si el amplificador operacional aún es capaz de producir una ganancia mayor que la unidad, existe un problema potencial cuando se cierra el bucle .

En aras de la discusión, digamos que la ganancia de bucle abierto fue de diez en un cambio de fase de cero grados y, también digamos que queremos que el amplificador operacional de bucle cerrado tenga ganancia de unidad. Así que ahora, si analizamos el amplificador operacional (bucle abierto) Y la red de realimentación, la ganancia neta de regreso a la entrada (a la frecuencia que causa el cambio de fase de cero grados) está por encima de diez y el bingo, el circuito oscila.

En la imagen de arriba, tenemos un amplificador operacional decente que se puede ejecutar con una ganancia de unidad en bucle cerrado (consideración del caso más desfavorable) porque el margen de fase es de aproximadamente 45 grados, es decir, el desplazamiento de fase está a 45 grados de distancia. convirtiéndose en un oscilador cuando la ganancia cae a la unidad.

Sin embargo, al igual que con cualquier circuito de control, el lado negativo para poder permanecer estable es que las fluctuaciones rápidas de salida (ya sea que la fuente de alimentación sea inducida o inducida por carga o inducida por demanda) no pueden ser tratadas suficientemente como pueden cuando las fluctuaciones son menores frecuencia, es decir, el circuito de control se queda sin vapor por así decirlo.

Aquí está la curva de rendimiento relevante de un regulador seleccionado al azar (TI TLV760):

Puede ver que la capacidad de mantener la regulación se degrada a medida que se aplican cambios más rápidos a la entrada. Y que el rendimiento exacto depende de la selección del condensador de salida.

  

¿Hay una frecuencia de entrada o dVin / dt en la que el amplificador operacional no podría estabilizar la frecuencia de salida?

Si su fuente ascendente está conectada al regulador con resistencia e inductancia distintas a cero, y utiliza un condensador de entrada en el circuito del regulador como se recomienda universalmente, estos elementos evitarán que las frecuencias excesivamente altas alcancen la entrada del regulador.

Por lo tanto, es posible que el propio regulador no pueda evitar que las señales de alta frecuencia se transfieran de entrada a salida, pero un diseño razonable de la red que alimenta al regulador puede evitarlo. Si tiene una fuente de interferencia de muy alta frecuencia que inyecta una señal en la entrada, es posible que necesite algo más que el condensador básico que generalmente se recomienda.

El PSRR es una combinación de la corrección de errores de ancho de banda activa y la limitación de velocidad de giro pasivo en la impedancia de la fuente de entrada y la inductancia, así como la carga de salida.

Cada LDO es diferente y los pasos ascendentes y descendentes pueden tener los mismos componentes de Fourier, pero tenga en cuenta que los amplificadores internos son sesgados a la corriente de la fuente y no los hunden en las salidas, por lo que lo que ve en las curvas a continuación no le indica a Toda la historia.

Habrá suficiente ganancia de bucle y margen de fase para atenuar la ondulación pequeña en cualquiera de estas frecuencias, pero un gran paso en cada dirección puede tener diferentes consecuencias según la corriente de carga.

Por lo tanto, el uso de límites de entrada de ESR bajos y la dependencia de la inductancia de entrada de línea o la impedancia de la fuente también juega un papel, pero no se define en las especificaciones LDO.

Se supone que tiene una sólida comprensión de las relaciones de impedancia para las respuestas escalonadas a las cargas pasivas que mejoran el PSRR de la corrección activa para amplificadores internos de banda ancha de baja ganancia referenciados a una tensión de banda abierta como 1.25V.

ref

Tengaencuentalasmejorasrealizadasalagregarestasmayúsculas.

Recuerdequeasícomolosamplificadoresoperacionalestienenlímitesdecorrienteyunanchodebandadegirocompletomuchomásbajoqueelanchodebandadeseñalpequeño,losdiagramasdeBODEpuedeninduciraerrorparaungranpasodeentradadeentradaounpasodesalidadecorriente.

Laatencióncuidadosaalaeleccióndeloscondensadoresrecomendadosencadahojadedatosescrucialparasatisfacersusrequisitosderuidodepulsoderespuestaapasos,asícomolainductanciadetierrayVoutalacarga.

Paramásdetallessobreestetema,leayentiendaesto. enlace

Conclusión

Debido a la limitación de ancho de banda de LDO, una red externa agregada a la entrada de un regulador lineal mejora el PSRR inherente del LDO, especialmente a altas frecuencias, donde la corriente de reposo baja compromete el PSRR de alta frecuencia del LDO y la ganancia es Reducido internamente por compensación.