使用运算放大器作为缓冲器


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在一个我们要使用几个OP470四通道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(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:

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

但是,我也隐约记得一些有关自激振荡和运放稳定性的危险。OP470的单位增益稳定。这是数据表:

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

我的问题是,在这种配置下使用运算放大器作为缓冲器而不担心自激振荡是否安全?我还有什么需要考虑的吗?


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不要太快接受答案,其他人也可以与您分享他们的答案。不告诉接受的答案是不好的。但是可能还有比这更好的替代解决方案。请稍等片刻。
Standard Sandun

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(1)别忘了它需要电源(2)来自传感器的信号是否恰好适合缓冲器的电源轨(3)您要发送多远的缓冲输出(4)您要发送什么到(5)是否需要任何信号输入偏移或增益校正(6)输入馈电连接有多长时间(7)您输入的信号有多少带宽(8)应该对其进行滤波以适应下游可能需要的带宽?
安迪(aka Andy)2013年

Answers:


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如果数据表说它是单位增益稳定的,则可以。单位增益稳定意味着您所描述的使用时运放将保持稳定。

确保反馈路径短。如果加长,电感会增加,也许会发生奇怪的事情。在这一点上不必太偏执;只是不要将其绕板布线10英寸,就可以了。


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通常,输出和负输入引脚是相邻的,因此使反馈连接保持较短很容易。这是首先要优先处理的事情之一。另外,不要忘记旁通盖。没有一个放大器就可以做一些奇怪的事情。
Olin Lathrop 2013年

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“旁路电容”是本文中首次提到的电容器。我假设您是指运算放大器的电源?
NickHalden 2013年

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@NickHalden旁路电容也称为电源去耦电容。请参阅什么是去耦电容器以及如何知道是否需要一个去耦电容器?
Phil Frost

@Phil Frost:运算放大器的正输入端应该有一个低通滤波器吗?
2013年

@Dor仅在出于某些其他原因需要时才使用。稳定运行不是必需的。
Phil Frost

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将OP470用于单位增益放大器或缓冲器并不是一个坏选择。重要的是开环增益越过0dB的相位裕量。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,然后产生振铃。OP470并非如此,如果您看一下数据手册(第7页)中的TPC(典型性能特征)16,您会发现交叉时的相位裕度为58度。现在,要获得最佳脉冲响应,您需要60度的相位裕度,因此58度非常好。

数据表的TPC 27显示了作为单位增益缓冲器的OP470的小信号脉冲响应。您将在此处看到脉冲响应几乎没有任何过冲且无振铃。

可能的问题:

  • 输出加载。您没有显示缓冲器的负载是多少,但是容性负载会降低相位裕度并导致较差的响应。OP470的输出阻抗随着接近分频点而急剧上升,因此,超过100或200 pF的容性负载将降低相位裕量。数据表(第12页)中有一个部分介绍了高达1000pF的驱动电容性负载。

  • 从输出到负输入的反馈电阻。正如Phil Frost所说,您将希望使反馈路径相对较短。但是,有时为了测试或可维修性,将使用反馈电阻器。如果执行此操作,则需要将电阻器靠近负输入,并且您希望将其值保持在小于500欧姆且大于100欧姆的水平,以获得最佳响应。数据手册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,因此无需轨到轨操作。您需要确保输入电压与偏置轨之间的距离不超过约4伏,并且必须确保输出电压与偏置轨之间的距离不超过约3伏。只有您足够了解您的系统,才能说出这是否重要。


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该运算放大器的输出可能正在驱动电容性负载。我遇到了一个具有高压摆率运算放大器的类似问题。数据表中描述的解决方案是在负反馈之后放置一个约47欧姆的电阻。这个解决方案立即解决了我的问题。

报价单:

LT1632 / LT1633是宽带放大器,可以在单位增益配置中在±15V电源上驱动高达200pF的电容性负载。在3V电源上,电容性负载应保持小于100pF。当需要驱动较大的电容负载时,应在输出和电容负载之间连接一个20Ω至50Ω的电阻。仍应从输出中获取反馈,以便电阻器隔离电容性负载以确保稳定性。

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