无需外部电阻的反相取样保持放大器

2007-11-19 08:42:15来源: EDN China
许多应用需要一个输出与其输入信号的取样点反向的取样电路。一个简单的办法,是将一个共同非反向取样保持放大器和一个反相放大器串联。典型的反相放大器是从两个电阻得到电压反馈运算放大器。这些电阻的值通常是相等的,它们应该高得足以能减少总功率P=2V2/R的损耗,这些电阻值和输出电压的平方成正比。这些电阻的值也应该尽可能低,以保持运算放大器的带宽

任何与反馈电阻R2并联的寄生电容(下面的等式中的C2)在逆变器的转移功能里担当了一级。这一级导致了反相放大器附加的增益频率击穿特性,击穿频率的值为f2=(1/2p)×(1/R2C2)。要保持尽可能宽的带宽,应使f2>fT,其中fT为运算放大器的转换频率,换句话说,在这个频率,运算放大器的开环增益下降到1。

Analog Devices的双运算放大器AD8592拥有一个高品质的断路功能,允许使用不同的方法(参考文献1)。图1中的反向取样保持电路没有任何外部电阻。因此,在该电路的保持状态下,没有能量消耗在外部的无源器件上。所有的运算放大器都起着电压跟随器的作用。在保持状态,电压跟随器B1和A2启用,这样电容器C1的B引脚、和IC 2引脚1通过A2的输出接地;输入电压VIN进入C1的A引脚和IC2引脚9。在收到取样命令时,Q为高电平,此时C1的A引脚通过电压跟随器A1的输出接地。这种情况使负电压-VS出现在电压跟随器B2的输入端,而该电压在取样命令开始时将电容器C2充电到-VS。电压跟随器A3作为一个阻抗转换器。

AD8592的数据表并未明确规定电压跟随器输出端的泄漏电流,但一般可视为低于10pA。因此电容器C1和C2可以有很小的值,另外,运算放大器的高输出电流250mA可以更进一步给电容器C1和C2快速充电。

电压跟随器B3作为一个延迟线与一个AND门和一个NOR门一起产生两个半互补的逻辑控制信号(图2)。这两个信号QS和QD在进入到一个有效高电平(提供先断后合运行)前,一段很长的时间内被保持在一个停止的低电平。输入电压在电容C1被QD高电平跟踪,而该电压的最后一个值在QD的高到低转换时就是一个取样。在QS低到高的转换瞬间,取样和一个负信号一起出现在电容器C2和后来的输出端。

参考文献
1.AD8592Dual,CMOSSingleSupplyRail-to-RailInput/OutputOperationalAmplifierwith±250mAOutputCurrentandaPower-SavingShutdownMode,AnalogDevicesInc,1999.

关键字:反馈  输入  带宽  断路

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