运算放大器的稳定性(九.pdf

本系列文章的第 9 部分是大家熟悉的电子工程的第 5 章——―保持电容负载 稳定性 的六种 方法 ‖。这六种方法包括： Riso 、高增益及 CF 、噪声增益、噪声增益及 CF 、输出引脚补偿 以及带双向反馈的 Riso 。我们将在本部分介绍输出引脚补偿。这种保持电容负载稳定性方 法不同于输出 运算放大器 ―缓冲 ‖网络，输出运算放大器 ―缓冲 ‖网络通常用于功率运算放大器 （带有所有 NPN 输出级）输出，其目的是在驱动电容负载时防止意外高频振荡。本系列 文章的后面章节将详细介绍 ―缓冲 ‖网络的使用情况。 有时，在现实生活中，我们并非总能够接近运算放大器的 -输入和 / 或 +输入，因此无法在 模拟工具栏中使用其他补偿方法。 我们将会在本部分探讨用于发射极跟随器输出运算放大器 及 CMOS RRO 运算放大器的输出引脚补偿方法。发射极跟随器应用需要在独特的 4 ～2 0mA 构建块集成电路上采用一个参考输出。 CMOS RRO 应用涉及一种用于电源反馈的差 动放大器。 这两种依范例定义的情况都属于现实应用。 为此， 我们可以断定唯一的保持电容 负载稳定性的方法只能是输出引脚补偿。除了一阶分析与 TINA Spice 模拟之外，我们还 可以利用 ―预测 ‖结果来进行实际实施。 双极性发射极跟随器：输出引脚补偿 我们的双极性发射极跟随器输出引脚补偿实例如图 9.1 所示。XTR115/XT116 是一种可以 将输入电压变化转换成 4 ～20mA 模拟信号的双线 4 ～20mA 集成电路。由于 4 ～20mA 发送器用于驱动长距离线路，因此需要 7.5 ～36V 的大工作电压范围。此外， XTR115/XT R116 配有子稳压器，可为传感器调节电路提供 5V 的供电电压，以及 2.5V （XTR115 ） 或 4.096V （XTR116 ）的高精度参考电压。 4 ～20mA 信号范围是既定的行业标准，用于工厂（普遍存在 50 或 60Hz 高电压噪声） 等嘈杂环境中长距离（ 1 英里或 1.6 公里以上）模拟信号的传输。由于该标准是采用电流 控制的传输， 因此使用两条线路可以避免电压噪声耦合。 它采用两条相同的线路来传输功率 与信号。由于使用的模拟信号范围规定为 4 ～20mA ，因此其中 4mA 的信号可驱动信号调 节电路并触发两条线路发送器端的传感器。 功率由接收机提供， 而接收机同时还能接收 4 ～ 20mA 的模拟信号，该信号已根据传感器测量的实际参数（如：桥接压力传感器发送的压 力）进行了分级。 4～20mA 信号在接收机端通常由 A/D 转换器转换为 1V～5V 的电阻器 （250 欧姆）电压。 通常在此类 4 ～20mA 传感器发送器中采用微控制器读取并将线性常数应用到实际传感器 中。微控制器必须是低功耗控制器， 以便允许某些电流触发传感器， 原因是我们的总调节电 路电流预算必须低于 4mA 。MSP430F2003 提供一种低电压、低静态电流微控制器。该微 控制器具有一个用于读取桥接变化的板上 ADC 。在微控制器应用了线性常数之后，即与 DAC8832 （一款用于生成 XTR115/XTR116 所需模拟输入电压的低功耗 DAC ）进行通信。 DAC8832 由一种零漂移、低功耗、单电源的运算放大器（ OP