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运放输出信号自激问题

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楼主
电路原理如图所示:输入信号为信号发生器发出的峰峰值3V50Hz的电压信号。
输入输出波形如图所示,输入信号为50Hz正弦信号,输出波形畸变。

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沙发
 楼主 | 2019-4-1 16:47 | 只看该作者
电路图中,U29的1脚、7脚、8脚波形均正常,14脚输出波形畸变
板凳
 楼主 | 2019-4-1 16:49 | 只看该作者
可以通过增加补偿电容的方式得到一个正确的输出信号,但是要分析一下为啥会出现自激呢,我查MC33274可以实现单位增益放大,求大佬指导一下
地板
 楼主 | 2019-4-1 16:51 | 只看该作者
主要想知道如何确认是自激引起的输出畸变,如何测试?
5
| 2019-4-1 16:55 | 只看该作者
zilanwy 发表于 2019-4-1 16:51
主要想知道如何确认是自激引起的输出畸变,如何测试?

如果是自激振荡,不论怎么改变输入幅值,输出都不变化。
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 楼主 | 2019-4-1 17:32 | 只看该作者
yanwen217 发表于 2019-4-1 16:55
如果是自激振荡,不论怎么改变输入幅值,输出都不变化。

先感谢回复。你的意思是我的输出波形不是因为自激产生的?我的输出波形拉开以后是2.4MHz的正弦信号啊。
7
| 2019-4-1 17:42 | 只看该作者
不像自激。
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| 2019-4-1 20:12 | 只看该作者
zilanwy 发表于 2019-4-1 17:32
先感谢回复。你的意思是我的输出波形不是因为自激产生的?我的输出波形拉开以后是2.4MHz的正弦信号啊。 ...

改变下前面输入的幅值看看输出是否有变化
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 楼主 | 2019-4-2 09:16 | 只看该作者

但是在反馈电阻两端并一个100pF的电容,输出波形就正常了,这电容不就是调节相位裕度的吗。。。
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 楼主 | 2019-4-2 09:27 | 只看该作者
yanwen217 发表于 2019-4-1 20:12
改变下前面输入的幅值看看输出是否有变化

改变输入信号后,输出跟着输入变
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| 2019-4-2 09:44 | 只看该作者
zilanwy 发表于 2019-4-2 09:27
改变输入信号后,输出跟着输入变

那就不是自激振荡了。
干扰、电源耦合等等都可能造成上面的情况,反馈臂上并联电容后既做了相位补偿,又有低通滤波作用
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| 2019-4-2 09:57 | 只看该作者
楼主电路中前面U29A、U29B、U29C构成衰减电路其实可以用两个电阻(R1,R2)分压替换,电路大大简化而且不会自激,线性更好。如下图:

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 楼主 | 2019-4-2 10:49 | 只看该作者
xmar 发表于 2019-4-2 09:57
楼主电路中前面U29A、U29B、U29C构成衰减电路其实可以用两个电阻(R1,R2)分压替换,电路大大简化而且不会 ...

谢谢!首先输入信号是差分输入信号,其次输出信号是一正一反,正反两路信号同时给下级的差分输入电路了,所以这个电路用了4级,实际上3级应该可以的。另外一个问题,您画的这个电路不需要反馈回路增加电容吗?

评论

xmar 2019-4-2 12:03 回复TA
U29D反馈回路可以增加电容。就是加强低通滤波。 
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 楼主 | 2019-4-2 10:55 | 只看该作者
本帖最后由 zilanwy 于 2019-4-2 11:13 编辑
yanwen217 发表于 2019-4-2 09:44
那就不是自激振荡了。
干扰、电源耦合等等都可能造成上面的情况,反馈臂上并联电容后既做了相位补偿,又 ...

        感觉这个不像是普通的干扰信号那么简单,但是我又没有分析出来,尴尬。您的意思是只要自激就不可能变化吗?另外补充一点,没有办入信号的时候,输出也没有波形,这点看起来有点不像自激,纠结中。
        有几个疑问咨询一下:1、常用电路设计中,反馈电容你们都加吗?2、同相比例运放电路和反相比例运放电路发生我这个问题的原因相同吗?3、遇到我现在这样的问题,用什么方法或什么仪器能够比较清晰的找到问题根源?
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 楼主 | 2019-4-2 10:57 | 只看该作者
xmar 发表于 2019-4-2 09:57
楼主电路中前面U29A、U29B、U29C构成衰减电路其实可以用两个电阻(R1,R2)分压替换,电路大大简化而且不会 ...

还有一个问题啊,您说的您这个电路不会自激原因是啥?线性更好又是因为啥?烦请赐教,谢谢。

评论

zilanwy 2019-4-2 16:05 回复TA
@xmar :好的,电源退耦现在一般都是只用一个0.1uF的电容,再加一个10uF的试试就可以了吧,后面我贴的图有个两级的放大电路也是这个问题,我再试试一级的电路吧。 
xmar 2019-4-2 16:01 回复TA
@zilanwy :你可以实际试一试:加强芯片电源退耦滤波、减少放大级数,如12楼的电路。 
zilanwy 2019-4-2 15:56 回复TA
@xmar :嗯嗯,有道理,内部的这个事情我还真没想,尴尬。这样想的话还有一个问题,会不会是因为运放电源供电电源的问题,所以才导致板子上的运放出现的干扰频率是一样的?要不怎么会都是这个2.4MHz的频率呢 
xmar 2019-4-2 15:22 回复TA
@zilanwy :4个运放都在一个IC芯片内,都是一个电源供电,而芯片供电电源存在内阻,不同运放级通过电源内阻发生寄生耦合(退耦电容就是消除这个耦合),导致自激振荡,不一定是芯片外部引起的自激。 
zilanwy 2019-4-2 13:42 回复TA
@xmar :谢谢回复,正好有您回复这个问题的疑问,多级运放相移大我可以理解,但是对于第4级运放来说,他的输入信号就是第三级的波形,那么第四级的输出反馈到第三级的输出,这不就是一级的放大系统吗?为啥会牵扯到多级运放频偏的问题呢? 
xmar 2019-4-2 12:11 回复TA
运放有非线性失真,电阻几乎没有。 
xmar 2019-4-2 12:08 回复TA
多级放大器相移大,容易自激。改为一级运放就不会自激了。无源电阻(R1,R2)当然比有源器件(运放,还是多级运放)的线性好很多。 
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 楼主 | 2019-4-2 11:06 | 只看该作者
本帖最后由 zilanwy 于 2019-4-2 11:08 编辑

       遇到这个问题以后,看资料遇到了相位裕度和增益裕度这两个概念(以前学过,工作后没用过),然后再看就是极点和零点,再看相关内容就是X大师他们的理论,看蒙了。我想对于大多数工程师来说,关注的是如何简单快捷的找到问题解决问题,再高深点的不太适合大众。还是想大师们先普及一下常规方式方法,拜谢大师们。

17
| 2019-4-2 11:15 | 只看该作者
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 楼主 | 2019-4-2 11:47 | 只看该作者
本帖最后由 zilanwy 于 2019-4-2 12:01 编辑
Jack315 发表于 2019-4-2 11:15
LZ 可以参考下这个帖子:

有谁会计算多路反馈有源滤波器的环路增益吗?

十分感谢!先是大概看了一遍这个贴子,十分完美,正好适合我这种啥都不懂的,就是感觉我还不如陌上的水平,我估计要消化更久,尴尬。以您的经验看,我这个波形是啥情况啊?
另外问一下,用MATLAB可以实现你的Mathematica的仿真结果吗?手里正好有matlab的书,尴尬 。
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| 2019-4-2 12:24 | 只看该作者
zilanwy 发表于 2019-4-2 09:16
但是在反馈电阻两端并一个100pF的电容,输出波形就正常了,这电容不就是调节相位裕度的吗。。。 ...

你的反馈电阻是10k,并联了100pf电容阻抗在2.4mhz 时只有660ohm。放大倍数下降了10几倍,看起来波形也会像正常。
而100p//10K 补偿的相位点不在2.4mhz。在160khz

所以不像
20
| 2019-4-2 12:28 | 只看该作者
zilanwy 发表于 2019-4-2 09:16
但是在反馈电阻两端并一个100pF的电容,输出波形就正常了,这电容不就是调节相位裕度的吗。。。 ...

你把输入的10k电阻左边接地。按照你的判断它应该仍然自激。试试吧
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