¿Cómo calculo el margen de fase para un amplificador de retroalimentación?

Estoy aprendiendo diseño analógico y parece que no puedo entender bien el concepto de margen de fase y quería hacer algunas preguntas:

  • Primera parte: entiendo que el margen de fase es la diferencia entre la fase en ganancia unitaria y 180

Pregunta 1: si tengo un amplificador inversor, mi fase de salida comienza en 180. Cuando la fase permanece en 180 hasta la frecuencia de 3dB, ¿mi margen de fase es ahora la distancia desde 0 grados?

Pregunta 2: ¿Existe una ecuación para calcular el margen de fase? ¿Qué sucede cuando tengo un cambio de fase negativo, ahora estoy comparando con -180 grados?

  • Segunda parte: seguí este video de Linear.com y usé el siguiente circuito con el amplificador operacional LT1212 para ejecutar un análisis de bucle abierto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Ejecutar esto en LTSpice muestra dos cruces de 0dB diferentes en el diagrama de Bode (1 MHz [55 grados] y pendiente descendente, 7 MHz [-86 grados] y pendiente ascendente) . ¿Tengo razón al suponer que este circuito sería inestable?

Respuestas (2)

Normalmente, traza abs (ganancia) en el eje y, por lo que puede calcular el margen de fase como un opamp no invertido. Esto significa que comienzas en 0 grados. O puede manejar su problema como en su intento, pero esto no es un estándar de la industria.

Al hablar de ganancia y fase, es importante que sepa DE QUÉ propiedades del amplificador está hablando: y si está interesado en los márgenes de estabilidad, debe investigar solo la GANANCIA DE BUCLE (en contraste con la ganancia de bucle cerrado). Su dibujo es correcto porque abrió el bucle en el terminal de entrada inversora (esto no introduce errores significativos porque la resistencia de entrada de los amplificadores operacionales es muy grande). Entonces. la ganancia del lazo es la relación de los voltajes entre ambas resistencias (salida del lazo) y el voltaje en el inv. terminal (entrada de bucle).

Si traza la ganancia frente a la frecuencia y la fase frente a la frecuencia, es muy fácil aplicar el criterio de estabilidad.

EDITAR: asegúrese de realizar un análisis de CA en un amplio rango de frecuencia adecuado (no un análisis TRAN como se indica en el dibujo).

Gracias, creo que estoy entendiendo mejor esto. Parece que para la estabilidad, el comportamiento del circuito de retroalimentación es en lo que debo concentrarme, ¿es correcto? Entonces, para el arreglo inv/non-inv, el resto del circuito no importa y solo mi versión beta es lo que importa.
No, lo que importa es la GANANCIA DEL BUCLE: la ganancia alrededor del bucle completo. Para el circuito en discusión, la ganancia del bucle es simplemente LG=-Ao*R1/(R1+R2) siendo Ao=f(jw) la ganancia dependiente de la frecuencia del opamp sin retroalimentación.
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