使用运算放大器作为缓冲器

电器工程 运算放大器 信号 缓冲
2022-01-13 18:25:46

在我们使用几个 OP470 四路运算放大器的项目中工作。有 2 个未使用的运算放大器,我需要缓冲来自传感器的信号(这是根据传感器的数据表)。我想使用其中一个额外的运算放大器。我知道理论上您可以使用运算放大器的负反馈来缓冲信号,如下所示:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

不过,我也隐约记得一些关于自激振荡和运放稳定性的危险。OP470 是单位增益稳定的。这是数据表:

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/OP470.pdf

我的问题是,在这种配置中使用运算放大器作为缓冲器是否安全而不用担心自激振荡?还有什么我需要考虑的吗?

3个回答

如果数据表说它是单位增益稳定的,那么是的。单位增益稳定意味着运算放大器在您描述的使用时将是稳定的。

一定要确保反馈路径很短。如果你把它弄长,那么它的电感就会增加,也许会发生奇怪的事情。在这一点上不必过于偏执;只是不要在电路板上布线 10 英寸,你应该没问题。

将 OP470 用作单位增益放大器或缓冲器并不是一个糟糕的选择。重要的是开环增益超过 0dB 的相位裕度。运算放大器在其开环交叉频率处具有 45 度的相位裕度是很常见的,这将导致 1.3 倍 Vin 的过冲,然后出现振铃。OP470 的情况并非如此,如果您查看数据表(第 7 页)中的 TPC(典型性能特征)16,您将看到交叉处的相位裕度为 58 度。现在,最佳脉冲响应需要 60 度的相位裕度,所以 58 度非常好。

OP470 作为单位增益缓冲器的小信号脉冲响应显示在数据表的 TPC 27 中。您将在那里看到脉冲响应几乎没有任何过冲和振铃。

可能的担忧:

  • 输出加载。您没有显示缓冲器的负载是多少,但电容性负载会降低相位裕度并导致响应不佳。OP470 的输出阻抗在接近交叉点时急剧上升,因此超过 100 或 200 pF 的容性负载预计会降低相位裕度。数据表的一部分(第 12 页)涉及驱动高达 1000pF 的容性负载。

  • 从输出到负输入的反馈电阻。正如 Phil Frost 所说,您将希望保持反馈路径相对较短。但是,有时为了测试或可维护性,会使用反馈电阻器。如果您这样做,您将需要将电阻器靠近负输入,并且您需要保持该值小于 500 欧姆和大于 100 欧姆以获得最佳响应。数据表在有关单位增益缓冲器的部分(第 12 页)中对此进行了介绍。

  • OP470 是 BJT 技术,因此无需轨到轨运行。您需要确保输入电压与偏置轨的距离不超过 4 伏,并且您必须对输出电压与轨道的距离不超过 3 伏感到满意。只有您足够了解您的系统,才能说出这是否重要。

该运算放大器的输出可能正在驱动容性负载。我在使用高压摆率运算放大器时遇到了类似的问题。数据表中描述的解决方案是在负反馈后放置一个约 47 欧姆的电阻。这个解决方案立即解决了我的振荡。

报价单:

LT1632 / LT1633 是宽带放大器,可在单位增益配置中以 ±15V 电源驱动高达 200pF 的容性负载。在 3V 电源上,容性负载应保持在 100pF 以下。当需要驱动较大的容性负载时,应在输出和容性负载之间连接一个 20Ω 至 50Ω 的电阻。反馈仍应取自输出,以便电阻器隔离容性负载以确保稳定性。