来自测试源的输入驱动电压是VO (在图2中),运算放大器输出的反射电压是VO' (图2中)。可以使用矢量电压表提取出振幅和相位差。由Cosq进一步修改VO'/VO比。该方法最大的缺点是在出现相对较大的信号电平时,需要确定RΘ上较小的电压差。
设计
如果要求在特定输出阻抗下保证放大器与最终输出之间损耗最小,可以选择图2所示电路。RLOAD和ROUT都是已知量。选择RΘ尽可能小,以确保整个电路稳定。
RΘ应该“提升”多大? 比较合理的上限值是x10 (即,RΘ = 0.1 RLOAD)。这将产生0.83dB的匹配损耗。应对每一情况进行详细分析,但是,某些变量,例如开环输出电阻,很难和数据资料规范保持一致。电阻提升的越多,正反馈就越大,相位余量减小,增大了闭环失真。最终选择的“提升”值将是匹配损耗和其他闭环参数的最佳折衷,应选择具有单位增益稳定性的运算放大器。
确保负反馈环路时间常数控制整个环路,这意味着理想情况下,正反馈环路应在负反馈环路之前开始衰减。请参考图2,负反馈环路的一阶时间常数(TC)是:
正反馈环路的时间常数为:
CCOM = 运算放大器同相和反相端输入的共模电容,设:TC(-) < TC(+)。
假设运算放大器输入电容大于反馈环路电阻的杂散电容。在宽频带应用中,最好将R1-R4分成两个阻值相等的电阻,有效减小杂散电容。
如果实际电路没有自激,可能存在带内响应尖峰。可以采用小信号(50mV至100mV)正弦波扫描电路,对此进行检查,确定并画出闭环频率响应(带负载),调整反馈时间常数纠正任何带内尖峰。
例1
600Ω单端音频电缆有源匹配。
电源电压 = +5V
增益 = 1 (0dB)
ROUT = RLOAD = 600Ω
选择匹配损耗 = 1dB
之所以选择MAX4475运算放大器,是因为它具有极低失真,并具有优异的带宽和输出驱动能力以及单位增益稳定。
ROUT = RLOAD,增益 = 1。
出于测试目的,RLOAD = 600R,RΘ = 75R作为首选。RΘ = 0.125RLOAD。
R2 = 0.25R1
使R1 = 10k,那么R2 = 2.5k。使用R2 = 2.4k + 100R。那么:
假设RΘ,RLOAD = ROUT,如前所示。
这一比例提供了RΘ提升值。
R4 = 0.428R3
使R3 = 10k。那么,R4 = 4.28k。使用R4 = 4.3k。
图4. 例1 (为简单起见,没有标出电源去耦)
表1. 增益和频率[0dB = 137.5mVRMS] Frequency (kHz)Gain (dB)Phase (Deg)100-0.35.6220-0.514430-1.023580-1.529710-2.033830-2.537940-3.0391050-3.5471170-4.0521370-5.062
表2. RSET = 6.2kΩ (图3) 0dB = 486mVRMS电压差 Frequency (kHz)dB (across 6.2kΩ)ROUT (Ω)100-21.5517220-21.8502430-22.4468580-23.2429710-24392830-24.6364940-25.23401050-263131170-26.62871370-28249
计算增益 = -0.18dB,数值如上所示。
计算输出阻抗 = 572Ω。这一数值由R3+R4 || ROUT减去计算值得到。
例2
50Ω单端有源匹配的宽带电缆驱动。
电源电压 = +5V
增益 = 1 (0dB)
ROUT = RLOAD = 50Ω
选择匹配损耗 = 1dB
之所以选择MAX4265运算放大器,是因为它具有极低失真,并具有优异的带宽和输出驱动能力以及单位增益稳定。
对于1dB匹配损耗。
出于测试目的,RLOAD = 50R,RΘ = 6.8R作为首选。RΘ = 0.136RLOAD。
R2 = 0.272R1
使R1 = 1k。那么,R2 = 272R。使用R2 = 270R作为首选。那么:
当RΘ和RLOAD = ROUT时,如上所示。
这一比例提供了RΘ的提升值。
R4 = 0.472R3
使R3 = 1k。那么,R3 = 472R。使用R3 = 470R作为首选。
图5. 例2 (为简单起见,没有标出电源去耦)
表3. 增益和频率0dB = 70mVRMS Frequency (MHz)Gain (dB)Phase (Deg)1.0-0.302.0-0.3-3.54.0-0.4-10.256.0-0.7-16.58.0-1.0-23.510.0-1.3-3015.0-2.3-4420.0-3.5-5830.0-7.087
表4. RSET = 510R (图3) 0dB = 225mVRMS电压差 Frequency (MHz)dB Across 510ΩPhase (Deg)ROUT (Ω)1.0-21-3.245.42.0-21-4.445.44.0-21-7.2545.48.0-21.8-14.541.4510-22.1-15.54020-23.7-2133.3
计算增益 = -0.63dB,数值如上所示,考虑了没有包含在R1中的额外50Ω源阻抗。
计算输出阻抗 = 45.5Ω。这一数值由R3 + R4 || ROUT减去计算值得到。
结论
在常用的电压模式差分运算放大器中谨慎利用正反馈,可以得到比负反馈更大的输出阻抗。适用于单电源供电放大器的设计,驱动级放大器必须驱动源阻抗负载。与标准的无源匹配相比,可以获得5dB的匹配“增益”。
上一页 [1] [2]
本文关键字:暂无联系方式电工文摘,电工技术 - 电工文摘