在我的电路中,运算放大器与电容之间存在奇怪的相互作用,你能帮助解决吗?

问题:

在我的电路中,运算放大器与电容之间存在奇怪的相互作用,你能帮助解决吗?

RAQ:  Issue 68

答案:

这听起来更像是一个常见问题,而不是非常见问题,但其实二者都不是。

运放与电容之间的相互作用可以追溯到运放发明之初,最常出现的有三个经典问题。我试图弄清这位客户面临的具体问题,心想只要几分钟就应该能解决,但结果,我错了。

研究运放的稳定性时,第一个经典问题涉及到反相输入端的电容,原因是反馈电阻 与运放输入电容和反相输入端寄生电容的组合之间会发生相互作用。组合电容与反 馈电阻会在反馈响应中引入一个极点,导致相位裕量减少和电路不稳定。但这位客 户说:“不,不是,是别的问题。”我说:“好吧,没问题,我们继续。”

接着我想到了输出负载电容,输出端电容可能会导致过冲、响铃振荡和不稳定问题。运 放输出阻抗与负载电容形成一个极点,改变运放传递函数并降低相位裕量,导致响 铃振荡和过冲。但他说:“不,也不是这个问题。”

终于,他说似乎是旁路电容的问题(第三个经典问题)。我正要开始就旁路电容发 表我的那套陈词滥调时,他打断了我,“这可不是一般的旁路电容问题,”他提醒道: “不一样的。”当他关闭电源后,旁路电容仍然有电,运放继续提供输出电压。“这是 非常普遍的现象。”我对他说:“输出电压会持续到旁路电容放电完毕时,只要几 纳秒就会消失。”但他说:“不,这些电容永远不放电。”这个问题已纠结他好几 个月了。他一个多月没给电路通电,但电容仍然有电,电路仍然在工作!这怎么可能 呢? 即便是微功耗器件, 到现在也该耗尽电容储存的电荷了。我问他用的哪种 电容,他笑着说:“当然是能量电容!”上当了吧?

作者

John Ardizzoni

John Ardizzoni

John自2002年开始在ADI公司工作,担任高速放大器部门应用工程师。 加入ADI公司之前,他曾在IBM的RFIC应用部门和M/A-COM公司工作了20年。 John还是ADI公司“非常见问题解答”(RAQ)栏目的共同作者。 他拥有30多年的电子行业工作经验,曾撰写过许多文章和设计构想。