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        反饋型電阻的工作原理是什么?如何設計一個電阻快速反饋電路?

        反饋型電阻的工作原理是什么?

          在一些情況下,全差分電壓反饋型放大器的穩定性似乎受反饋電阻值很大影響—RF/RG比始終正確,這到底是因為什么呢?

          信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和全差分放大器,反饋和增益電阻之比RF/RG決定增益。一定比率設定后,下一步是選擇RF或RG的值。RF的選擇可能影響放大器的穩定性。

          放大器的內部輸入電容可在數據手冊規格表中找到,其與RF交互以形成傳遞函數的中的一個極點。如果RF極大,此極點將影響穩定性。如果極點發生的頻率遠高于交越頻率,則不會影響穩定性。不過,如果通過f = 1/(2πRFCin,amp)確定的極點位置出現在交越頻率附近,相位裕量將減小,可能導致不穩定。

          圖1的示例顯示小信號閉環增益與ADA4807-1電壓反饋型放大器頻率響應的實驗室結果,采用同相增益為2的配置,反饋電阻為499 ?、1 k?和10 k?。數據手冊建議RF值為499 ?。

          小信號頻率響應中的峰化程度表示不穩定性。RF從499 ?增加至1 k?可稍微增加峰化。這意味著RF為1 k?的放大器具有充足的相位裕量,且較穩定。RF為10 k?時則不同。高等級的峰化意味著不穩定性(振蕩),因此不建議。

        信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和全差分放大器,反饋和增益電阻之比RF/RG決定增益。一定比率設定后,下一步是選擇RF或RG的值。RF的選擇可能影響放大器的穩定性。

          圖1. 使用不同反饋電阻的實驗室結果。VS = ±5 V,VOUT = 40 mV p-p,RLOAD = 1 k?,RF值為499 ?、1 k?和10 k?。

        信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和全差分放大器,反饋和增益電阻之比RF/RG決定增益。一定比率設定后,下一步是選擇RF或RG的值。RF的選擇可能影響放大器的穩定性。

          圖2. 使用ADA4807 SPICE模型的模擬結果。VS = ±5 V,G = 2且RLOAD = 1 k?,RF值為499 ?、1 k?和10 k?。

        信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和全差分放大器,反饋和增益電阻之比RF/RG決定增益。一定比率設定后,下一步是選擇RF或RG的值。RF的選擇可能影響放大器的穩定性。

          圖3. 使用ADA4807 SPICE模型的脈沖響應模擬結果。VS = ±5 V,G = 2且RLOAD = 1 k?,RF值為499 ?、1 k?和10 k?

        信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和全差分放大器,反饋和增益電阻之比RF/RG決定增益。一定比率設定后,下一步是選擇RF或RG的值。RF的選擇可能影響放大器的穩定性。

          圖4. 3.3 pF反饋電容CF的脈沖響應模擬結果。VS = ±5 V,G = 2,RF = 10 k?且RLOAD = 1 k?

          在實驗室中驗證電路不是檢驗潛在不穩定性的強制步驟。圖3顯示使用SPICE模型的模擬結果,采用相同的RF值499 ?、1 k?和10 k?。結果與圖1一致。圖3顯示了時域內的不穩定性。通過在RF兩端放置反饋電容給傳遞函數添加零點,可以去除圖4所示的不穩定性。

          RF的選擇存在權衡,即功耗、帶寬和穩定性。如果功耗很重要,且數據手冊建議反饋值無法使用,或需要更高的RF值,可選擇與RF并聯放置反饋電容。此選擇產生較低的帶寬。

          為電壓反饋型和全差分放大器選擇RF時,需要考慮系統要求。如果速度不重要,反饋電容有助于穩定較大的RF值。如果速度很重要,建議使用數據手冊中推薦的RF值。

          忽略RF與穩定性、帶寬和功率的關系可能妨礙系統,甚至阻礙系統實現完整性能。

          如何設計一個電阻快速反饋電路?

          如圖所示為電阻快速測估電路。該電路的核心是由555和R1、R2、R3、Rx(待測電阻)、C1等組成的多諧振蕩器。電路中電阻R4~R9為測估的已知電阻。

        信號需要增益時,放大器是首選組件。對于電壓反饋型和全差分放大器,反饋和增益電阻之比RF/RG決定增益。一定比率設定后,下一步是選擇RF或RG的值。RF的選擇可能影響放大器的穩定性。

          多諧振蕩器輸出信號的周期為T=0.693[R1+2(R2+R3Rx/(R3+Rx))]改變選通開關K的位置,則可改變其振蕩頻率,使揚聲器發出不同音調的信號。由于電阻R4~R9的阻值(10Ω~10MΩ)是已知的,Rx是待測電阻,通過與已知電阻的相應振蕩頻率發聲高低的比較,便可簡便迅速地判斷出待測電阻的阻值范圍。

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