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[導(dǎo)讀]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,

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”.

 

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