可處理雙極信號(hào)的低失真分立式緩沖放大器設(shè)計(jì)

有時(shí)候我們需要很多低失真緩沖放大器處理雙極信號(hào)。這些應(yīng)用可以采用運(yùn)放或集成緩沖器，但為了更加靈活，分立設(shè)計(jì)可能更有用，其應(yīng)用包括ADC的輸入緩沖，或DAC的輸出緩沖，或音頻線路驅(qū)動(dòng)器。

　　圖1中的緩沖器提供了單位增益、低輸出阻抗，以及低失真。它采用兩個(gè)射極跟隨器構(gòu)成對(duì)稱的A類放大器；電流源代替了通常的射極電阻（圖2）。為得到最佳結(jié)果，應(yīng)使用直流增益（beat）匹配良好的互補(bǔ)晶體管（Q1和Q2）。

　　這種結(jié)構(gòu)優(yōu)于普通的射極跟隨器。它產(chǎn)生的奇次諧波水平較低，噪聲較小，輸入端有低的I BIAS和V BIAS,輸出端有低偏移電壓，具備高的電源抑制比。電路不需要溫度補(bǔ)償，能維持dc穩(wěn)定。與普通電壓跟隨器一樣，它只有局部的反饋。這個(gè)結(jié)構(gòu)在有些應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)，此時(shí)長反饋回路會(huì)產(chǎn)生額外失真或不穩(wěn)定性。

　　電阻R1和R2將兩個(gè)輸出加總。為抑制奇次諧波，它們的值應(yīng)相匹配。較好的器件（如金屬膜）應(yīng)該是穩(wěn)定、線性的，產(chǎn)生的噪聲低。

　　R 1上的壓降等于Q 1的基射電壓V BE,因此R 1= K×V BE / I1,其中K 的區(qū)間是3~20.

　　R 2設(shè)為與R 1相等。當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)容性負(fù)載時(shí)，相同電阻也能提供穩(wěn)定性，因此K值取決于這個(gè)電容。對(duì)于交流等效電路，這些電阻表現(xiàn)為并聯(lián)，因此提供了低的輸出阻抗。二極管D1保護(hù)兩個(gè)晶體管的射極結(jié)不受過高輸入電壓的損害。當(dāng)緩沖用做一個(gè)輸出級(jí)時(shí)，可以取消D1.

　　兩只晶體管的直流增益通常不會(huì)精確相等，所以會(huì)有點(diǎn)輸出偏移電壓。為做補(bǔ)償，圖1中增加了R5A和R5B兩只基射電阻。如要將輸出偏移電壓降至0,可以加R5A或R5 B,但不能兩個(gè)都加。舉例來說，假設(shè)β2>β1,則Q2上用R 5B.如果Q 1有較高的增益，則在Q 1上用R 5 A;從下式可以估算出R 5的值：R5=β1×β2×VB E/（I1×（β2-β1）），其中β1和β2分別是Q1和Q2的增益。

　　當(dāng)R5幫助達(dá)到輸出平衡時(shí)，輸入偏移電流也達(dá)到最小，因?yàn)殡娏鱅 3和I 4相互抵消了。

　　圖3中的電路是圖1電路的一個(gè)應(yīng)用，它會(huì)自動(dòng)將輸出調(diào)整到接近于0 的電壓。積分器I C 1對(duì)輸出電壓做平均，但不讓交流信號(hào)通過，因?yàn)槠涮匦灶愃朴谝恢桓咄V波器。其轉(zhuǎn)折頻率f C可以用下式計(jì)算：f C=1/（2×π×R3×C3 ）。對(duì)于本電路，fC大約為1.6 Hz.

　　積分器的輸出驅(qū)動(dòng)一只光耦，光耦在輸出端用了一只光阻元件。這個(gè)電阻替代了上下的R 5電阻。圖3中的電路只要輸入端加偏移電壓不太高，輸出電壓就仍能提供接近于0 的偏移。運(yùn)放應(yīng)有低噪聲、低漂移電流，以及低的漂移電壓。另外，電阻和電容應(yīng)是高質(zhì)量的穩(wěn)定器件。

圖3中的一個(gè)光耦總是非激活的，但除非你預(yù)先知道哪個(gè)晶體管的β值更高，否則就不會(huì)知道哪個(gè)光耦是不激活的。高質(zhì)量光阻式光耦可能相當(dāng)貴，所以如果你知道晶體管的β值，就可以用一只二極管D2替換掉一個(gè)器件，如圖4所示。在本例中，β2>β1,因此光阻與Q2并聯(lián)。如果光耦的LED可以承受來自積分器的最大輸出電流，則R4也可以省略。

　　順便說，光耦也可以與白熾燈（燈絲型）一起使用，此時(shí)，不需要積分器了，因?yàn)闊艚z就相當(dāng)于一個(gè)積分器。將積分器電容改為1M,輸入電阻值改為1k（圖5）。

　　最后的電路有低的直流增益（與采用積分器比較），因此輸出直流偏移可能相當(dāng)高，達(dá)幾十毫伏。二極管D2防止電路可能的“死鎖”.