Wie kann man einen dekompensierten Operationsverstärker im linearen Bereich halten?

Wenn sich Ihr Verstärker mit dem OPA846 bei niedrigen Strompegeln gut verhält und das Problem nur bei hohen Pegeln auftritt, haben Sie meiner Meinung nach drei Möglichkeiten:

1) Reduzieren Sie R1, damit Sie weniger Transimpedanzverstärkung haben: Es gibt mehr Reichweite für den Strom, aber Sie verlieren an Auflösung (Verstärkung).

2) Einstellen der Verstärkungsbegrenzungsschaltung (R2, C2, D1 aus dem ersten Schema in Ihrer Frage): Wenn diese Schaltung mit dem OPA656 gut funktioniert, können Sie sie vielleicht auch mit dem OPA846 zum Laufen bringen. Versuchen Sie, R2 zu ändern, damit der Zweig der Verstärkungsregelung die Schaltung nicht instabil macht.

3) Fügen Sie der Schaltung mehr Kompensation hinzu, indem Sie C1 ändern oder C3 erhöhen. Ich habe den Eindruck, wenn die Schaltung mit dem OPA656 gut funktioniert, aber mit dem OPA846 Probleme hat, dann könnte es ein Kompensationsproblem sein.

Soweit ich weiß, kann es schwierig sein, sich eine Strombegrenzungsschaltung für die Fotodiode vorzustellen, da die beteiligten Spannungsamplituden normalerweise sehr niedrig sind.

Der zweite hätte wahrscheinlich funktioniert, wenn Q1 stattdessen ein MOSFET wäre. Beide führen eine beträchtliche Nichtlinearität nahe der Schwelle ein. Hier ist eine Alternative.

Etwas wie das:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wobei R3/R4 (Hysterese) und R6 (Laden) gewählt werden müssen, um ein Oszillieren zwischen High-Gain- und Low-Gain-Modus zu vermeiden, wenn nahe am Schwellenwert.

Sie müssen wahrscheinlich die Art und Weise anpassen, wie die Fets angesteuert werden (der Gate-Strom wird verstärkt D:).

Allgemeine Beobachtungen

Alle OPAMPs haben eine minimale Closed-Loop-Verstärkung.

OPAMPs werden kompensiert, um einen Mindestphasenspielraum bei ihrer angegebenen Mindestverstärkung (normalerweise 0,1) sicherzustellen.

Wenn Sie sowohl die hohe Geschwindigkeit als auch die Stabilität mit einem unkompensierten OPAMP wünschen und eine geringe Verstärkung haben, müssen Sie sich selbst kompensieren.

In Bezug auf die Linearität: Die Rückkopplung gewährleistet die Linearität, nicht so sehr die Linearität der offenen Schleife des Operationsverstärkers selbst.

Spezifische Beobachtungen

Das Problem tritt wegen der AGC auf - mit hohem Gain ist alles ok, aber mit niedrigem Gain nicht. Sie müssen also sicherstellen, dass Sie aus Sicht des AOP immer noch eine hohe Verstärkung haben, oder Sie müssen in diesen Fällen den Operationsverstärker kompensieren.

1. Sie könnten versuchen, Ihren Eingangspegel zu verringern, anstatt die Verstärkung zu verringern.
2. Sie könnten versuchen, beim Reduzieren der Verstärkung eine Kompensation hinzuzufügen.

In Ihrem Schaltplan mit Q1 stelle ich fest, dass Q1 normalerweise nicht leiten würde, da die Ausgangsspannung normalerweise höher als die Eingangsspannung ist. Aber wenn aufgrund von Oszillationen die Ausgangsspannung niedriger als die Eingangsspannung wird, wird die Rückkopplung tatsächlich höher, weil Sie den Eingangsstrom kompensieren - das ist Rückkopplung! Sie verringern also die Verstärkung und bringen den OPAMP in den instabilen Bereich.

Anregungen

Um den Eingang zu senken, können Sie im Vorwärtsmodus eine normale Diode hinzufügen. Es leitet wenig, wenn der Empfänger eine niedrige Ausgangsleistung hat, und mehr, wenn die Ausgangsleistung des Empfängers hoch ist – und wirkt daher als AGC. Es bedarf einiger Simulation und Diodenauswahl, um das Optimum zu finden. Dies ist kein Feedback vom OPAMP, so dass es sich nicht auf seine Closed-Loop-Verstärkung auswirkt.

Ein weiteres Problem bei Ihrer Methode mit Q1 ist, dass die Kleinsignalanalyse für alles gilt. Ich denke, dass Sie eine Gleichrichterschaltung haben sollten, um eine durchschnittliche Rückkopplung zu erhalten. Wenn die AGC-Rückkopplung ein Niederfrequenzstrom ist, erhöht sie Ihre Hochfrequenzrückkopplung nicht mehr als die niedrigeren Frequenzen.

Um Ihre Hochfrequenzrückkopplung niedrig zu halten, sollten Sie den höheren Rückkopplungspfad für hohe Frequenzen sperren. Sie könnten eine Induktivität in Reihe zum Rückkopplungspfad hinzufügen oder wahrscheinlich einen Bypass-Kondensator zur Masse in Ihrem Rückkopplungspfad hinzufügen.

Das Hinzufügen einer Kompensation für hohe Frequenzen nur dann, wenn die Verstärkung niedrig ist, scheint schwieriger zu sein. Ein spannungsvariabler Kondensator könnte helfen, einen RC-Filter an den Signalpegel anzupassen, aber es scheint schwieriger abzustimmen.

Ich hoffe, diese Gedanken helfen Ihnen.