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菱形缓冲器电路探秘

菱形缓冲器电路探秘

点击数:7830 次   录入时间:03-04 11:54:41   整理:http://www.55dianzi.com   仪器仪表读写器

  图14是采用恒流源菱形缓冲器的瞬态阶跃响应输出波形。恒流源菱形缓冲器的瞬态阶跃响应比基本的菱形缓冲器在转角上的欠缺稍微大了些。图15是结型场效应管驱动双极性晶体管的缓冲器的瞬态阶跃响应输出波形。使用结型场效应管驱动双极性晶体管的缓冲器的“瞬态阶跃响应”最理想。

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   从前面做的瞬态阶跃响应实验中可以发现缓冲器的转换速率都非常高,但这样的实验并不实际。实际的电路由于杂散电容无所不在,缓冲器经常用来改善由于负载中含有的电容成分所造成的高频衰减,所以我在这4种缓冲器的负载加上lOOOpF的电容,重新做一次瞬态阶跃响应的实验。8

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  图16是基本的菱形缓冲器负载加上lOOOpF的电容时的输出波形,其输出波形的转换速率就降了下来,约70V/μs。图17是西克对管菱形缓冲器负载加上lOOOpF的电容时的输出波形,其瞬态阶跃响应就更慢了,上升跟下降的波形也明显分段。图18是恒流源菱形缓冲器负载加上lOOOpF的电容时的输出波形,和基本的菱形缓冲器差不多,转换速率都在70V/μs左右。图19是结型场效应管驱动双极性晶体管的缓冲器负载加上lOOOpF的电容输出波形,其转换速率200V/μs左右,有些过冲。

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   在缓冲器的输入端加RC低通滤波电路来限制输入信号的带宽,看看能不能改善瞬态阶跃响应过冲和振铃的问题。输入加上lOOpF的电容,负载加上1000pF的电容,脉冲宽度1μs,幅值士10V,重新实验。图20是基本的菱形缓冲器的瞬态阶跃响应输出波形。

菱形缓冲器

  图21是西克对管菱形缓冲器的瞬态阶跃响应输出波形。

西克对管菱形缓冲器

图22是恒流源菱形缓冲器的瞬态阶跃响应输出波形。

西克对管菱形缓冲器

图23是结型场效应管驱动双极性晶体管的缓冲器的瞬态阶跃响应输出波形,过冲变小了但改善有限。结型场效应管驱动双极性晶体管的缓冲器瞬态阶跃响应的自然谐振频率较低,限制输人信号带宽对改善其过冲振铃的效果不明显。

场效应管驱动双极性晶体管

  电源电压抑制比(PSRR)分析

  任何电源都会有谐波、脉冲或噪声存在,为了避免电源的谐波、脉冲或噪声影响到输出信号质量,一个优秀的放大电路或缓冲器必须要有很高的电源电压抑制比(PSRR)。这几个电路都是采用正负双电源,因此设计了3种针对PSRR的实验。第一种是只将交流干扰信号加在正电源,负电源不加交流干扰信号;第二种是正负电源都加交流干扰信号,但正负电源所加的交流干扰信号的相位相同;第三种也是正负电源都加交流干扰信号,但正负电源所加的交流干扰信号的相位相反。

  首先实验只将交流干扰信号加在正电源,负电源不加交流干扰信号,缓冲器的输入端短路到地。图24是基本的菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,PSRR接近46dB,而且在lMHz左右开始恶化,影响这个电路PSRR的主要原因是R1、R2的分压以及R8、R9的分压,如果R1、R9玫成高阻抗的恒流源将可以改善这个电路的PSRR。

图25是西克对管菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,PSRR比基本的菱形缓冲器差,约为40dB,而且在lOOkHz左右开始恶化,这跟西克对管电路的高频特性不佳有关。这个电路影响PSRR的主要原因同样是R1、R2的分压以及R8、R9的分压所导致,由于西克对管电路的输入晶体管发射结的正向压降变小,R2、R8必须变大才能维持1司样的偏流,导致PSRR更差。

场效应管驱动双极性晶体管

图26是恒流源的菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR较好,接近69dB,在lOOkHz开始恶化。

恒流源的菱形缓冲器

  这个电路影响PSRR的主要原因是晶体管c、e极间的阻抗与VT2、VT5发射极电阻的分压所导致。图27是结型场效应管驱动双极性晶体管的缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR只有58dB,也在lOOkHz开始恶化。这个电路影响PSRR的主要原因是结型场效应管D、S极间的阻抗所导致。

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  第二种实验是正负电源都加交流干扰信号,但正负电源所加的交流干扰信号的相位相同,缓冲器的输入端短路到地。图28是基本的菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR从接近46dB下降到不足40dB。这是因为正负电源都加的交流信号相位相同,使得输出端的信号增加所致。

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图29是西克对管菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR从接近40dB下降到34dB。

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图30是恒流源的菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR从69dB下降到64dB。

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图31是结型场效应管驱动双极性晶体管的缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR从58dB下降到55dB。

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  正负电源都加交流信号,而且相位相同的实验显示PSRR会变差。

  第三种也是正负电源都加交流干扰信号,但正负电源所加的交流干扰信号的相位相反,缓冲器的输入端短路到地。图32是基本的菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR从接近46dB增加到接近88dB。rtrt

这是因为正负电源加的交流干扰信号相位相反,使得输出端的信号互相抵消所致。图33是西克对管菱形缓冲器输出端对电源交流干扰信号所产生的频率响应,其PSRR从接近40dB增加到80dB。

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