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[运放] 一个奇怪的跨阻放大器问题

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楼主
本帖最后由 PPDDPPDD1234 于 2019-7-23 18:09 编辑

电路图见附件。
仿真结果很正常,没有任何问题。
实际问题很奇怪,比如输入10uA标准电流(用吉时利数字源表产生),在档位1-6的开关依次闭合时(任何时候只闭合一个),输出电压是-5V,应该是对的。
到了档位7,突然变成了+5V。到了档位8,变成了-2V,到了档位9,又变成了-5V。。。

并且,不论多大的电流,在档位开关,5和6的地方,都有40KHz附近的震荡,按道理,我已经加了反馈电容,并且还是很大的,不至于产生震荡。。。。

大家帮忙分析分析是啥问题。。。想不通。。。

比如这个测量结果:(输入某个直流电流A,然后不同档位来测量)



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沙发
 楼主 | 2019-7-22 20:25 | 只看该作者
所谓的档位1,就是key=1的那个开关对应的档位。其他类推

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板凳
| 2019-7-22 23:24 | 只看该作者
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-22 20:25
所谓的档位1,就是key=1的那个开关对应的档位。其他类推

首先沒用到的运放之+in接地而-in到out接一电阻(10k可以)。R2改小(10k可以)。照理R2应接到+in和地线之间(电阻值约为负反馈电阻Rf,但目前Rf不固定,就取Rf最大加上最小的除以2),并且此接地的R2再并联电容(10nF可以)。
Rf用100G沒意义因为开关存在的漏电阻。

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地板
 楼主 | 2019-7-23 07:16 | 只看该作者
谢谢回复。1.没用的运放实际上是用作滤波的,有用,没有空接。2.开关是特制的,漏电阻大于100G。3.这个是用来测量电流的,所以R2接地应该是不对的吧。至于R2上并联电容,岂不是相当于增加了运放的输入电容,反而更加不稳定了?

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5
 楼主 | 2019-7-23 07:18 | 只看该作者
我只是觉得,根据我这个的RC时间常数,无论如何都不应该有40khz的震荡……

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6
| 2019-7-23 08:57 | 只看该作者
本帖最后由 king5555 于 2019-7-23 08:59 编辑
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 07:16
谢谢回复。1.没用的运放实际上是用作滤波的,有用,没有空接。2.开关是特制的,漏电阻大于100G。3.这个是用 ...


是说R2移到+in端,而R2又大时要并联电容。
R2摆到-in端,豈不防碍虛短特性。

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7
 楼主 | 2019-7-23 09:02 | 只看该作者
king5555 发表于 2019-7-23 08:57
是说R2移到+in端,而R2又大时要并联电容。
R2摆到-in端,豈不防碍虛短特性。 ...

您是要阻抗匹配?还是其他作用?
R2在这里只是保护运放的电阻而已,没啥其他作用。

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8
| 2019-7-23 09:03 | 只看该作者
"按道理,我已经加了反馈电容,并且还是很大的,不至于产生震荡。。。。"
估计是反馈电容往大取值的设计思路造成的。不知道输入电容多少和输入信号频率,只能猜。

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9
 楼主 | 2019-7-23 10:18 | 只看该作者
captzs 发表于 2019-7-23 09:03
"按道理,我已经加了反馈电容,并且还是很大的,不至于产生震荡。。。。"
估计是反馈电容往大取值的设计思 ...

输入信号是直流。输入电容没有。至少我没加。

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10
| 2019-7-23 11:14 | 只看该作者
本帖最后由 captzs 于 2019-7-23 11:43 编辑
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 10:18
输入信号是直流。输入电容没有。至少我没加。

   输入电容Cin是指信号源的接入电容+运放的等效电容,反馈电容Cf(叫做补偿电容)是根据Cin计算,你看看百度这篇文章:"你需要多大的运算放大器带宽呢? "介绍的计算方法。

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11
| 2019-7-23 11:57 | 只看该作者
反馈电阻10M以上的都有问题,稳定裕度不是很高,考验LZ的电路组装工艺,浮游电容慢慢体现出来,应以二级放大电路为好。R2的限流电阻确实有点大,

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captzs 2019-7-25 20:14 回复TA
1uA*10M=10V,不明白楼主的设计意图,运放饱和就很难控制。 
12
 楼主 | 2019-7-23 16:37 | 只看该作者
zyj9490 发表于 2019-7-23 11:57
反馈电阻10M以上的都有问题,稳定裕度不是很高,考验LZ的电路组装工艺,浮游电容慢慢体现出来,应以二级放 ...

奇怪在10G以上是正常的,1G-1M是不正常的。。。

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13
| 2019-7-23 16:39 | 只看该作者
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 16:37
奇怪在10G以上是正常的,1G-1M是不正常的。。。

碰运气而已,如果有网络仪扫下,应有很多极零点。有得合理,有得不合理,自激。

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14
| 2019-7-23 16:42 | 只看该作者
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 16:37
奇怪在10G以上是正常的,1G-1M是不正常的。。。

如这种电路,工艺很重要。日本工程师写的工程书参考下。

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15
 楼主 | 2019-7-23 17:22 | 只看该作者
本帖最后由 PPDDPPDD1234 于 2019-7-23 17:26 编辑
zyj9490 发表于 2019-7-23 16:39
碰运气而已,如果有网络仪扫下,应有很多极零点。有得合理,有得不合理,自激。 ...

网络仪没有。
日本的书倒是看过。。。。我只是觉得,我做基本是直流,电容大些就OK了。没想到还是这么麻烦啊。。

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16
 楼主 | 2019-7-23 17:23 | 只看该作者
zyj9490 发表于 2019-7-23 16:42
如这种电路,工艺很重要。日本工程师写的工程书参考下。

工艺上,我的确费了很大力气。现在看来,似乎还不够啊。。。

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17
| 2019-7-23 20:56 | 只看该作者
PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-23 17:23
工艺上,我的确费了很大力气。现在看来,似乎还不够啊。。。

PCB电路板本身的漏电阻不可忽视了,隔离环的设置有必要。我先前做电离子式煙雾警报就吃了大亏,某接腳虽有隔离环但沒挖空,结果温度湿度一变化时PCB漏电也变化,造成灵敏度变低。

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18
| 2019-7-24 22:02 | 只看该作者
本帖最后由 darkhotch 于 2019-7-24 22:40 编辑

您将-1uA 调整到-6uA,就会发现dw:6 就正常工作;但是dw:7 会有点不对,dw8,9肯定不正常;
如果需要让dw:7能正常工作;至少保证输入电流大于等于-50uA,例如-60uA等;

振荡应该是寄生电容导致的,

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19
| 2019-7-24 22:17 | 只看该作者
你的电路是TIA么?反相端接了一个1M的电阻。。。。
M级以上的反馈电阻。。。。加以还是用两级放大

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20
 楼主 | 2019-7-25 13:32 | 只看该作者
darkhotch 发表于 2019-7-24 22:02
您将-1uA 调整到-6uA,就会发现dw:6 就正常工作;但是dw:7 会有点不对,dw8,9肯定不正常;
如果需要让dw: ...

震荡的确是观测到了震荡。问题在于,这个震荡的电压应该是正的啊,为啥跑到了-5V附近去震荡了?
从震荡频率看,大概30Khz。
我特地测量了6档位运放两端的电容,也是对的,大概11nF,和设计的10nF并没太大出入。怎么算,都不应该是30khz的震荡频率。。。。

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captzs 2019-7-25 16:20 回复TA
你还是先确认Cin多大,再计算Cf。如果查不到Cin,你可以选择Rf=100M档,断开Cf,测量振荡频率,就可以大致估算Cin。我按照你提供的30K频率估算,Cin仅数pF,你自己吓自己,电容值取太大,结果极点频率低于0点频率,就几乎没有带宽而振荡。 
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