雙極發(fā)射極跟隨器：具有雙通道反饋的RISO

我們選擇用于分析具有雙通道反饋的RISO的雙極發(fā)射極跟隨器為OPA177，具體情況請參閱圖1。OPA177為一款低漂移、低輸入失調(diào)電壓運算放大器，其能在±3~±15V的電壓范圍內(nèi)工作。

圖1：雙極發(fā)射極跟隨器運算放大器的技術(shù)規(guī)范。

圖2顯示了一款典型的雙極發(fā)射極跟隨器的拓撲結(jié)構(gòu)。請注意，用于Vo的正負輸出驅(qū)動均為雙極發(fā)射極跟隨器。目前，包含“等效電路圖”(表明運算放大器內(nèi)部所用輸出級的拓撲結(jié)構(gòu))的產(chǎn)品說明書并不多見。為此，只能通過廠商的內(nèi)部資料，我們才能確切了解輸出級的結(jié)構(gòu)。

圖2：典型雙極發(fā)射極跟隨器運算放大器的拓撲結(jié)構(gòu)。

我們用于分析雙極發(fā)射極跟隨器的具有雙通道反饋的RISO電路如圖3所示。FB#1通過RF直接向負載(CL)提供反饋，從而促使Vout與VREF相等。FB#2通過CF提供了第二條反饋通道(在高頻率時占支配地位)，從而確保了運行的穩(wěn)定性。Riso將FB#1和FB#2相互之間隔離開來。需要注意的是，在目前用于穩(wěn)定電容性負載的許多技術(shù)中，我們采用了經(jīng)改進的Aol方法(當(dāng)采用這種方法時，運算放大器的輸出阻抗和電容性負載改變了運算放大器的Aol曲線)。在改變后的Aol曲線中，我們在圖上標出1/，這將有助于電路的穩(wěn)定運行。當(dāng)采用具有雙通道反饋的RISO時，我們發(fā)現(xiàn)，更易于維持運算放大器Aol曲線不變并在圖上標出FB#1 1/β和FB#2 1/β曲線。于是，我們將運用疊加的方法，來獲得一條最終(net)的1/B_ετα曲線，這樣，當(dāng)在運算放大器的Aol曲線上進行標繪時，我們就能夠輕松地生成一款針對這種電容性負載穩(wěn)定性問題的解決方案。

圖3：具有雙通道反饋的RISO：發(fā)射極跟隨器。

一旦我們選擇了運算放大器，如圖4所示的Aol測試電路就為開展穩(wěn)定性分析提供了前提基礎(chǔ)。Aol曲線可從產(chǎn)品說明書中獲取，或者從如圖所示的Tina SPICE仿真中測量得出。Aol測試電路采用雙電源供電，即使Vout近乎為零伏，我們?nèi)钥蓽y量空載時的Aol曲線，而且輸入共模電壓的要求易于滿足。R2和R1以及LT為低通濾波器函數(shù)提供了一條AC通道，從而允許我們在反饋通道中進行DC短路和AC開路操作。務(wù)必提請注意的是，在進行AC分析前，SPICE必須開展DC閉環(huán)分析，以找到電路的工作點。另外，R2和R1以及CT為高通濾波器函數(shù)提供了一條AC通道，這樣，使得我們能將DC開路和AC短路一起并入輸入端。LT和CT按大數(shù)值等級選用，以確保其在各種相關(guān)的AC頻率時，電路短路和開路情況下的正常運行。

圖4：Aol測試示意圖：發(fā)射極跟隨器。

圖5：Aol測試結(jié)果：發(fā)射極跟隨器。

從TinaSPICE仿真測量得出的OPA177 Aol曲線如圖5所示。測量得出的單位增益帶寬為607.2kHz。

現(xiàn)在，我們必須測量如圖6所示的Zo(小信號AC開環(huán)輸出阻抗)。該Tina SPICE測試電路將測試空載OPA177的Zo。R2和R1以及LT為低通濾波器函數(shù)提供了一條AC通道，這樣，使得我們能將DC短路和AC開路一起并入反饋電路。DC工作點在輸出端顯示為接近零伏，這也就是說，OPA177沒有電流流入或流出。此時，通過運用1Apk AC電流生成器(我們能夠掃視10mHz至1MHz的AC頻率范圍)，Zo的測量工作就可以輕松完成。最后，得出測量結(jié)果Zo=Vout(如果將測量結(jié)果的單位從dB轉(zhuǎn)換為線性或?qū)?shù)，那么Vout也將為以歐姆為單位的Zo)。

從圖7中，我們可以看出，OPA177 Zo是雙極發(fā)射極跟隨器輸出級所獨有的特征，而且這種輸出級的Ro在OPA177單位增益帶寬之內(nèi)，是控制輸出阻抗的專門組件。OPA177的Ro為60歐姆。

圖7：開環(huán)輸出阻抗：發(fā)射極跟隨器。

圖8：Zo外部模型：發(fā)射極跟隨器。

為了使1/β分析的情況包括在Zo與Riso、CL、CF以及RF之間相互作用的影響結(jié)果內(nèi)，我們需將Zo從運算放大器的宏模型中分離出來，以便于弄清楚電路中所需的節(jié)點。這種構(gòu)思如圖8所示。U1將提供了產(chǎn)品說明書中的Aol曲線，并從Riso、CL、CF以及RF的各種影響中得到緩沖。

圖9：具有雙通道反饋的RISO：發(fā)射極跟隨器Zo外部模型詳圖：發(fā)射極跟隨器。