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双极发射极跟随器具有双通道反馈的RISO

发布时间:2020-07-01 02:11:08 阅读: 来源:项链厂家

我们选择用于分析具有双通道反馈的RISO的双极发射极跟随器为OPA177,具体情况请参阅图1。OPA177为一款低漂移、低输入失调电压运算放大器,其能在±3~±15V的电压范围内工作。

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图1:双极发射极跟随器运算放大器的技术规范。

图2显示了一款典型的双极发射极跟随器的拓扑结构。请注意,用于Vo的正负输出驱动均为双极发射极跟随器。目前,包含“等效电路图”(表明运算放大器内部所用输出级的拓扑结构)的产品说明书并不多见。为此,只能通过厂商的内部资料,我们才能确切了解输出级的结构。

图2:典型双极发射极跟随器运算放大器的拓扑结构。

我们用于分析双极发射极跟随器的具有双通道反馈的RISO电路如图3所示。FB#1通过RF直接向负载(CL)提供反馈,从而促使Vout与VREF相等。FB#2通过CF提供了第二条反馈通道(在高频率时占支配地位),从而确保了运行的稳定性。Riso将FB#1和FB#2相互之间隔离开来。需要注意的是,在目前用于稳定电容性负载的许多技术中,我们采用了经改进的Aol方法(当采用这种方法时,运算放大器的输出阻抗和电容性负载改变了运算放大器的Aol曲线)。在改变后的Aol曲线中,我们在图上标出1/,这将有助于电路的稳定运行。当采用具有双通道反馈的RISO时,我们发现,更易于维持运算放大器Aol曲线不变并在图上标出FB#1 1/β和FB#2 1/β曲线。于是,我们将运用叠加的方法,来获得一条最终(net)的1/Bετα曲线,这样,当在运算放大器的Aol曲线上进行标绘时,我们就能够轻松地生成一款针对这种电容性负载稳定性问题的解决方案。

图3:具有双通道反馈的RISO:发射极跟随器。

一旦我们选择了运算放大器,如图4所示的Aol测试电路就为开展稳定性分析提供了前提基础。Aol曲线可从产品说明书中获取,或者从如图所示的Tina SPICE仿真中测量得出。Aol测试电路采用双电源供电,即使Vout近乎为零伏,我们仍可测量空载时的Aol曲线,而且输入共模电压的要求易于满足。R2和R1以及LT为低通滤波器函数提供了一条AC通道,从而允许我们在反馈通道中进行DC短路和AC开路操作。务必提请注意的是,在进行AC分析前,SPICE必须开展DC闭环分析,以找到电路的工作点。另外,R2和R1以及CT为高通滤波器函数提供了一条AC通道,这样,使得我们能将DC开路和AC短路一起并入输入端。LT和CT按大数值等级选用,以确保其在各种相关的AC频率时,电路短路和开路情况下的正常运行。

图4:Aol测试示意图:发射极跟随器。

图5:Aol测试结果:发射极跟随器。

从TinaSPICE仿真测量得出的OPA177 Aol曲线如图5所示。测量得出的单位增益带宽为607.2kHz。

现在,我们必须测量如图6所示的Zo(小信号AC开环输出阻抗)。该Tina SPICE测试电路将测试空载OPA177的Zo。R2和R1以及LT为低通滤波器函数提供了一条AC通道,这样,使得我们能将DC短路和AC开路一起并入反馈电路。DC工作点在输出端显示为接近零伏,这也就是说,OPA177没有电流流入或流出。此时,通过运用1Apk AC电流生成器(我们能够扫视10mHz至1MHz的AC频率范围),Zo的测量工作就可以轻松完成。最后,得出测量结果Zo=Vout(如果将测量结果的单位从dB转换为线性或对数,那么Vout也将为以欧姆为单位的Zo)。

图6:空载Zo测试电路:发射极跟随器。

从图7中,我们可以看出,OPA177 Zo是双极发射极跟随器输出级所独有的特征,而且这种输出级的Ro在OPA177单位增益带宽之内,是控制输出阻抗的专门组件。OPA177的Ro为60欧姆。

图7:开环输出阻抗:发射极跟随器。

图8:Zo外部模型:发射极跟随器。

为了使1/β分析的情况包括在Zo与Riso、CL、CF以及RF之间相互作用的影响结果内,我们需将Zo从运算放大器的宏模型中分离出来,以便于弄清楚电路中所需的节点。这种构思如图8所示。U1将提供了产品说明书中的Aol曲线,并从Riso、CL、CF以及RF的各种影响中得到缓冲。

图9:具有双通道反馈的RISO:发射极跟随器Zo外部模型详图:发射极跟随器。高通滤波器相关文章:高通滤波器原理

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