設(shè)計目標(biāo)

設(shè)計說明

此設(shè)計用于通過提供高輸入阻抗和低輸出阻抗來緩沖信號。該電路通常用于驅(qū)動低阻抗負(fù)載、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 和緩沖器基準(zhǔn)電壓。該電路的輸出電壓等于輸入電壓。

設(shè)計說明

1. 使用運(yùn)算放大器線性輸出運(yùn)行范圍，通常在 A_OL 測試條件下指定該范圍。
2. 小信號帶寬由放大器的單位增益帶寬決定。
3. 檢查數(shù)據(jù)表中的最大輸出電壓擺幅與頻率間的關(guān)系圖，以更大限度地減小轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的失真。
4. 共模電壓等于輸入信號。
5. 不要將容性負(fù)載直接放置在大于數(shù)據(jù)表推薦值的輸出上。
6. 如果驅(qū)動低阻抗負(fù)載，可能需要高輸出電流放大器。
7. 有關(guān)運(yùn)算放大器線性運(yùn)行區(qū)域、穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的失真、容性負(fù)載驅(qū)動、驅(qū)動 ADC 和帶寬的更多信息，請參閱設(shè)計參考 部分。

設(shè)計步驟

此電路的傳遞函數(shù)遵循：

1. 驗(yàn)證放大器是否可利用所提供的電源電壓達(dá)到期望的輸出擺幅。使用在 A_OL 測試條件中給出的輸出擺幅。放大器的輸出擺幅范圍必須大于設(shè)計所需的輸出擺幅。
   $-14\mathrm{V}\le {\mathrm{V}}_{\mathrm{o}}\le 14\mathrm{V}$
   • 使用 ±15V 電源的 LM7332 的輸出擺幅大于設(shè)計所需的輸出擺幅。因此，滿足該要求。
   • 查看產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中的輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系曲線，驗(yàn)證是否可實(shí)現(xiàn)與所需輸出電流對應(yīng)的所需輸出電壓。
2. 驗(yàn)證在使用所提供的電源電壓時不會超出放大器的輸入共模電壓。放大器的輸入共模電壓范圍必須大于輸入信號電壓范圍。
   $-15.1 \mathrm{V}\le {\mathrm{V}}_{\mathrm{icm}}\le 15.1 \mathrm{V}$
   • 使用 ±15V 電源的 LM7332 的輸入共模范圍大于設(shè)計所需的輸入共模范圍。因此，滿足該要求。
3. 計算最大程度地降低轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的失真所需的最小壓擺率。
   $\mathrm{SR}>2\times \mathrm{\pi }\times \mathrm{Vp}\times \mathrm{f}=2\times \mathrm{\pi }\times 10\mathrm{V}\times 100\mathrm{kHz}=6.28\mathrm{V}/\mathrm{\mu s}$
   • LM7332 的壓擺率為 15.2V/μs。因此，滿足該要求。
4. 驗(yàn)證器件是否有足夠的帶寬用于所需的輸出信號頻率。
   ${\mathrm{f}}_{\mathrm{signal}}<{\mathrm{f}}_{\mathrm{unity}}$
   $100kHz <?7.5MHz$
   • 所需的輸出信號頻率小于 LM7332 的單位增益帶寬。因此，滿足該要求。

設(shè)計仿真

直流仿真結(jié)果

交流仿真結(jié)果

設(shè)計參考資料

德州儀器 (TI)，采用隔離電阻器且經(jīng)驗(yàn)證的容性負(fù)載驅(qū)動參考設(shè)計，TIPD128 經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)計

德州儀器 (TI)，緩沖器（跟隨器）電路仿真，SBOC491 軟件工具

設(shè)計特色運(yùn)算放大器

設(shè)計備選運(yùn)算放大器

以下器件用于先前所述的原始設(shè)計目標(biāo)以外的電池供電或功率敏感型設(shè)計，在這些設(shè)計中需要降低系統(tǒng)總功耗。