Почему 60% перерегулирование с запасом по фазе 55°?

Я бы выбрал Гипотезу 2 .

Я думаю, вы правильно смоделировали усиление контура. Входное сопротивление на инв. вход кажется намного больше, чем комбинированный импеданс источника оставшейся сети. Рекомендую провести еще один тест и выбрать другую точку для размещения источника тестового сигнала: Между выходом ОУ и общим узлом C2 и Riso. Результат должен быть (почти) таким же, как в вашей первой симуляции.

Однако я склоняюсь к Гипотезе 2 , потому что известное соотношение между выбросом и запасом по фазе применимо только к системам второго порядка . Однако ваша система имеет более высокий порядок (операционный усилитель 2-го порядка, полевой транзистор 1-го или 2-го порядка, два внешних конденсатора). Более того, результаты моделирования ясно показывают усиление фазы, вызванное C1 (улучшение стабильности). Упомянутая связь между временной и частотной областями не допускает такого нуля.

ОБНОВЛЕНИЕ: я думаю, что форма отклика на скачок подтверждает мой анализ: он не показывает типичного «выброса» (который должен демонстрировать некоторый звон для такого большого пика). Вместо этого он показывает типичную форму ступенчатой ​​характеристики фильтра верхних частот (вызванную конденсатором C1).

Отчет о результатах

Основываясь на принятом ответе LvW, я удалил C1, чтобы посмотреть, поможет ли это. К сожалению, кубиков нет, так как форма сигнала просто изменилась на другую емкостную характеристику:

Однако именно тогда я был уверен, что LvW прав, и что использование конденсаторов для компенсации должно быть прекращено. Кто знал, что использование такой традиционной стратегии компенсации может так негативно повлиять на вашу реакцию на шаг? :)

Я удалил их обоих вместе с$R_{iso}$, так как больше не было необходимости изолировать емкость затвора, и отрегулировали резисторы обратной связи для коэффициента усиления замкнутого контура примерно 2,4.

и вуаля! :

Я смог отрегулировать перерегулирование, манипулируя резисторами усиления, по существу перемещая кривую усиления контура вверх и вниз, чтобы найти компромисс между полосой пропускания и запасом по фазе. Я остановился на 66,3°$ɸ_M$, что дало полосу пропускания 263 кГц, выброс 2,8% и время нарастания 1 мкс. Мне нужна дополнительная стабильность в этой конкретной схеме, и я могу даже пожертвовать немного большей пропускной способностью, чтобы получить дополнительный запас стабильности; время нарастания в 1 мкс вполне подходит для моих целей, и 2 мкс тоже вполне подойдут. Я решу все это на скамейке запасных.

Так что в целом очень счастливый результат на этот раз. Еще раз спасибо LvW за ваш ответ!

Я также нашел ответ Дэйва Б. очень полезным; Я использую простой метод анализа усиления контура, описанный в видеоролике Linear Technologies, упомянутом выше, уже несколько недель, но всегда с некоторым трепетом, очень рад дополнительной информации и ресурсам, предоставленным Дейвом.

Я бы согласился с Гипотезой 1 .

Метод LT работает, когда ваша точка инжекции имеет высокий входной импеданс с одной стороны и низкий импеданс источника с другой стороны. Я попытался заставить этот метод работать, когда моя цепь обратной связи имела довольно высокий импеданс (у вас тоже), и столкнулся с подобным несоответствием между измеренными колебаниями цепи (у меня был отрицательный запас!), смоделированной переходной характеристикой и смоделированным коэффициентом усиления по фазе (используя техника ЛТ).

Когда вы выполняете измерение коэффициента усиления по фазе с помощью анализатора цепей, скажем, с источником питания, вы обычно вводите сигнал в цепь обратной связи, противодействуя низкому импедансу источника на выходе источника питания. Диаграмма, показывающая это, находится на странице 8 данных указаний по применению , посвященных измерению коэффициента усиления по фазе для преобразователей постоянного тока.

В моем случае, когда я переместил сигнал подачи переменного тока на источник с низким импедансом (выход моей схемы операционного усилителя) и на цепь обратной связи с высоким импедансом, все начало выстраиваться.

В вашем случае на самом деле есть два пути обратной связи: один от выхода операционного усилителя и один от измерительного напряжения. Здесь может помочь другой справочник по фазовому усилению источника питания — ознакомьтесь с техническим документом Venable 11 в Venable Industries для тестовых конфигураций с несколькими контурами обратной связи. Один из методов там может работать для вас.

Что касается Гипотезы 2 , то, как правило, все наоборот. Вы можете получить красивую переходную характеристику (для определенного шага с благоприятным временем нарастания), где выходная фаза проходит полностью. Для других транзиентов это может быть (хорошо, не будет) не столь благоприятным. Приобретение анализатора цепей — это наиболее точный подход к подтверждению адекватного запаса по фазе, а также самый дорогой вариант. И раздражает необходимость врезаться в свой прототип.