Das hängt damit zusammen
Was ist das Besondere an „Unity-Gain Stable“?
wo es um Einheit geht Stabilität gewinnen.
Aber was genau bedeutet es, wenn gesagt wird, dass ein Operationsverstärker nur bis zu einer Verstärkung von beispielsweise 3 stabil ist und nicht bis zur Verstärkung von Eins?
Vermutungen:
Bezieht sich diese Verstärkung 3 auf die Open-Loop-Verstärkung? (Der Verstärker hat einen ausreichenden Phasenspielraum bei der oberen Frequenz, bei der die Open-Loop-Verstärkung 3 beträgt, aber nicht darüber hinaus?)
Oder bezieht es sich auf die Closed-Loop-Verstärkung? (Der Verstärker ist bis zu seiner Verstärkungsfrequenz im offenen Regelkreis stabil, wenn die Verstärkung im geschlossenen Regelkreis nicht weniger als 3 beträgt?)
Um meinen Kommentar zu erweitern, sprechen sie über Closed-Loop-Verstärkung.
Wenn ein Operationsverstärker nicht stabil ist, muss er unter bestimmten Bedingungen stabil sein, oder was nützt er?
Wenn sie also sagen, dass der Operationsverstärker "Gain-of-3-stabil" ist, sagen sie Ihnen, dass dieser Operationsverstärker nicht stabil ist und die minimale Verstärkung, bei der er stabil ist, 3 beträgt.
Ich bin kein Experte auf diesem Gebiet und lerne selbst noch dazu, aber auf meiner Suche nach einem intuitiven Verständnis von Operationsverstärkern fand ich es sehr hilfreich, über die Verstärkung des geschlossenen Regelkreises als Prozentsatz der Rückkopplung nachzudenken.
Unity Gain ist 100% Feedback. Mit anderen Worten, wenn der Ausgang um 10 mV ausgeschaltet ist, beträgt das zum invertierenden Eingang zurückgeführte Fehlersignal 10 mV; 100% der Fehler.
Wenn der Operationsverstärker mit einer Verstärkung von 10 eingestellt ist, beispielsweise mit einem 10k- und 1k-Widerstand, beträgt die Rückkopplung nur 10%. Ein Fehler von 10 mV wird nur 1 mV an den invertierenden Eingang anlegen.
Ich bin mir nicht sicher, wie genau es ist, aber ich halte Operationsverstärker für "nervös", was bedeutet, dass sie für eine kleine Eingabe eine große Ausgabe erzeugen möchten (wie eine Überreaktion in der nervösen Charakterisierung). Dementsprechend sind sie stabiler, wenn Sie das Feedback, das Sie ihnen geben, "verwässern". Und der Operationsverstärker wird wahrscheinlich nicht glücklich sein, wenn Sie ihm einen großen Eingang zuführen möchten und erwarten, dass er eine winzige Anpassung an seinem Ausgang vornimmt, selbst wenn dies die Regel „Eingänge gleich machen“ eines idealen Operationsverstärkers erfüllt.
Das Erhöhen der Closed-Loop-Verstärkung (Reduzierung des Rückkopplungsprozentsatzes) verringert jedoch die Bandbreite des Operationsverstärkers, ein Jahrzehnt für jede Größenordnung der Closed-Loop-Verstärkung, sodass ein Gleichgewicht gefunden werden muss. Beispielsweise würde ein 10-MHz-Operationsverstärker bei 10 % Rückkopplung auf 1 MHz reduziert werden (Closed-Loop-Verstärkung von 10).
Soweit ich weiß, sind alle Operationsverstärker von Natur aus instabil. Die Frage ist nur, ob Sie sich das vom Hersteller kompensieren lassen oder ob Sie das selbst machen wollen. Unity-Gain-stabile Operationsverstärker werden vom Hersteller kompensiert. Dies erleichtert den Einsatz in vielen Schaltungen, da der Entwickler keine Kompensationsschaltungen hinzufügen muss. Es schließt jedoch die Möglichkeit aus, ein Kompensationsnetzwerk (Schaltung) zu wählen, das für die spezifische Anwendung vielleicht besser geeignet ist. Es ist also eine Designentscheidung.
Das einzige, was zählt, ist der LOOP GAIN Ao*B. Das ist die Verstärkung um die gesamte Schleife, bestehend aus aktivem Gerät (Verstärkung Ao) und Rückkopplungskreis (Faktor B). Für diese Schleifenverstärkung gilt das klassische Stabilitätskriterium, und wir verlangen, dass entweder (a) die Phase der Schleifenverstärkung bereits über -360 Grad liegt, wenn die Größe der Schleifenverstärkung 0 dB erreicht, oder (b) die Größe der Schleifenverstärkung kleiner als 0 dB ist bei der Frequenz, bei der die Schleifenverstärkungsphase die Linie von -360 Grad (0 Grad) kreuzt. Beachten Sie, dass die erwähnten -360 Grad die Phaseninversion von -180 Grad enthalten, die vom invertierenden Operationsverstärkeranschluss für negative Rückkopplung eingeführt wird.
Da nun eine größere Regelkreisverstärkung einen kleineren Rückkopplungsfaktor B erfordert (im Vergleich zur Einheitsverstärkung), ist die entsprechende Regelkreisverstärkung Ao*B kleiner. Gemäß der Feedback-Theorie ergibt weniger Feedback weniger Bandbreite – was bedeutet, dass die durch den Operationsverstärker eingeführte Phasenverschiebung ebenfalls kleiner ist. Dadurch wird die Stabilität auf jeden Fall verbessert - in manchen Fällen ist es jedoch sogar notwendig, weniger Rückkopplung (größere Regelkreisverstärkung) zu verwenden, weil mehr Rückkopplung zu Instabilität führt (Verletzung des obigen Stabilitätskriteriums).
Das Photon