雙極發(fā)射極跟隨器：具有雙通道反饋的RISO
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我們選擇用于分析具有雙通道反饋的RISO的雙極發(fā)射極跟隨器為OPA177，具體情況請參閱圖1。OPA177為一款低漂移、低輸入失調電壓運算放大器，其能在±3~±15V的電壓范圍內工作。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/187563.htm |
| 圖1：雙極發(fā)射極跟隨器運算放大器的技術(shù)規范。 |
圖2顯示了一款典型的雙極發(fā)射極跟隨器的拓撲結構。請注意，用于Vo的正負輸出驅動(dòng)均為雙極發(fā)射極跟隨器。目前，包含“等效電路圖”(表明運算放大器內部所用輸出級的拓撲結構)的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)并不多見(jiàn)。為此，只能通過(guò)廠(chǎng)商的內部資料，我們才能確切了解輸出級的結構。
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| 圖2：典型雙極發(fā)射極跟隨器運算放大器的拓撲結構。 |
我們用于分析雙極發(fā)射極跟隨器的具有雙通道反饋的RISO電路如圖3所示。FB#1通過(guò)RF直接向負載(CL)提供反饋，從而促使Vout與VREF相等。FB#2通過(guò)CF提供了第二條反饋通道(在高頻率時(shí)占支配地位)，從而確保了運行的穩定性。Riso將FB#1和FB#2相互之間隔離開(kāi)來(lái)。需要注意的是，在目前用于穩定電容性負載的許多技術(shù)中，我們采用了經(jīng)改進(jìn)的Aol方法(當采用這種方法時(shí)，運算放大器的輸出阻抗和電容性負載改變了運算放大器的Aol曲線(xiàn))。在改變后的Aol曲線(xiàn)中，我們在圖上標出1/，這將有助于電路的穩定運行。當采用具有雙通道反饋的RISO時(shí)，我們發(fā)現，更易于維持運算放大器Aol曲線(xiàn)不變并在圖上標出FB#1 1/β和FB#2 1/β曲線(xiàn)。于是，我們將運用疊加的方法，來(lái)獲得一條最終(net)的1/Bετα曲線(xiàn)，這樣，當在運算放大器的Aol曲線(xiàn)上進(jìn)行標繪時(shí)，我們就能夠輕松地生成一款針對這種電容性負載穩定性問(wèn)題的解決方案。
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| 圖3：具有雙通道反饋的RISO：發(fā)射極跟隨器。 |
一旦我們選擇了運算放大器，如圖4所示的Aol測試電路就為開(kāi)展穩定性分析提供了前提基礎。Aol曲線(xiàn)可從產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中獲取，或者從如圖所示的Tina SPICE仿真中測量得出。Aol測試電路采用雙電源供電，即使Vout近乎為零伏，我們仍可測量空載時(shí)的Aol曲線(xiàn)，而且輸入共模電壓的要求易于滿(mǎn)足。R2和R1以及LT為低通濾波器函數提供了一條AC通道，從而允許我們在反饋通道中進(jìn)行DC短路和AC開(kāi)路操作。務(wù)必提請注意的是，在進(jìn)行AC分析前，SPICE必須開(kāi)展DC閉環(huán)分析，以找到電路的工作點(diǎn)。另外，R2和R1以及CT為高通濾波器函數提供了一條AC通道，這樣，使得我們能將DC開(kāi)路和AC短路一起并入輸入端。LT和CT按大數值等級選用，以確保其在各種相關(guān)的AC頻率時(shí)，電路短路和開(kāi)路情況下的正常運行。
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| 圖4：Aol測試示意圖：發(fā)射極跟隨器。 |
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| 圖5：Aol測試結果：發(fā)射極跟隨器。 |
從TinaSPICE仿真測量得出的OPA177 Aol曲線(xiàn)如圖5所示。測量得出的單位增益帶寬為607.2kHz。
現在，我們必須測量如圖6所示的Zo(小信號AC開(kāi)環(huán)輸出阻抗)。該Tina SPICE測試電路將測試空載OPA177的Zo。R2和R1以及LT為低通濾波器函數提供了一條AC通道，這樣，使得我們能將DC短路和AC開(kāi)路一起并入反饋電路。DC工作點(diǎn)在輸出端顯示為接近零伏，這也就是說(shuō)，OPA177沒(méi)有電流流入或流出。此時(shí)，通過(guò)運用1Apk AC電流生成器(我們能夠掃視10mHz至1MHz的AC頻率范圍)，Zo的測量工作就可以輕松完成。最后，得出測量結果Zo=Vout(如果將測量結果的單位從dB轉換為線(xiàn)性或對數，那么Vout也將為以歐姆為單位的Zo)。
| 圖6：空載Zo測試電路：發(fā)射極跟隨器。 |
從圖7中，我們可以看出，OPA177 Zo是雙極發(fā)射極跟隨器輸出級所獨有的特征，而且這種輸出級的Ro在OPA177單位增益帶寬之內，是控制輸出阻抗的專(zhuān)門(mén)組件。OPA177的Ro為60歐姆。
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| 圖7：開(kāi)環(huán)輸出阻抗：發(fā)射極跟隨器。 |
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| 圖8：Zo外部模型：發(fā)射極跟隨器。 |
為了使1/β分析的情況包括在Zo與Riso、CL、CF以及RF之間相互作用的影響結果內，我們需將Zo從運算放大器的宏模型中分離出來(lái)，以便于弄清楚電路中所需的節點(diǎn)。這種構思如圖8所示。U1將提供了產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的Aol曲線(xiàn)，并從Riso、CL、CF以及RF的各種影響中得到緩沖。
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| 圖9：具有雙通道反饋的RISO：發(fā)射極跟隨器Zo外部模型詳圖：發(fā)射極跟隨器。 |
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