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多谐振荡器也能使运算放大器实现真零输出

2023-12-14 17:19:14 PETER DEMCHENKO 阅读:
这是实现运算放大器真零输出的第二种电路,该电路基于对称多谐振荡器,与之前的光电池设计思路相比具有更高的效率···

在选择缓冲放大器时,需要考虑一些负电源的来源,因为缓冲放大器必须在其输出上提供真零电压。实际上,典型的轨到轨输出运算放大器无法做到这一点,它最多保证其输出为几mV,而其主机(例如高分辨率DAC)可能也只具有µV的分辨率范围。而我的应用需要真正的零输出,因此出现了问题。eCGednc

我确实需要一些负电源来增加零点附近的"footroom"(裕量),不是“headroom”(净空),因为这里我们处理的不是上部的正电源,而是下部的电源。在探索替代方案时,我产生了使用光电池来代替普通电压转换器的想法。于是就有了这个电路eCGednc

不过,虽然这种解决方案拥有极低的输出噪声,但其输出功率却受到一定限制。顺便说一句,在R_load=2k和通过LED(欧司朗超亮LED)的总电流为2*5=10mA时,我使用该“光电池”获得的最佳输出超过0.81V。eCGednc

这对于我的应用来说已经足够了,但我很难马上停下来,因此图1中的电路就应运而生。当需要一个简单的本地低压低噪声负电源时,可以使用这两种电路。eCGednc

eCGednc

图1 实现运算放大器真零输出的第二种电路,该电路基于对称多谐振荡器,与之前的光电池设计思路相比具有更高的效率。eCGednc

第二种电路基于对称多谐振荡器,其效率远高于那个用“光电池”的同类产品,但其输出噪声稍高。因此,它可能更适合一些功率受限的应用。eCGednc

双肖特基BAR43A表现得像一个全波整流器,其对称性降低了输出噪声中的多谐振荡器频率水平。关于多谐振荡器本身的对称性也是如此。与前代产品一样,该电路完全可以承受输出短路,因为两者都是电流源。eCGednc

有关于晶体管的一点要说的是:几乎所有当前的NPN BJT(双极结型晶体管)都具有大约5-7V的低Vebo(反向击穿电压)。该参数对于对称多谐振荡器的BJT很重要。5V供电电路最好选择最大Vebo至少为6V的晶体管,例如BC547、2N5551、MPS2222A等。eCGednc

现在,很难找到像2SC3616(NEC)这样Vebo电压约为15V的器件了(顺便说一下,h21>2000),因此,如果您想让电路适应更高的电压,就必须使用最大栅极-源极电压约为20V的MOSFET。eCGednc

元件值为:R1=R1′=5.6k,R2=R2′=30k,C1=C1′=0.1µF。输出电容器应具有低阻抗。eCGednc

这里的频率不能使用已知的对称多谐振荡器公式来计算,显然它会更高。对于所示组件以及910Ω的负载,频率约为2*0.65=1.3KHz。eCGednc

该电路在+5V时消耗的电流不到1.5mA,并在910Ω的负载上产生-0.3V的电压。eCGednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Multivibrator also makes true-zero output of the op-amp,由Ricardo Xie编译)eCGednc

责编:Ricardo
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