《電子技術應用》
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無需外部電阻的反相取樣保持放大器設計
摘要: 許多應用需要一個輸出與其輸入信號的取樣點反向的取樣電路。一個簡單的辦法,是將一個共同非反向取樣保持放大器和一個反相放大器串聯。典型的反相放大器是從兩個電阻得到電壓反饋的運算放大器。
Abstract:
Key words :

許多應用需要一個輸出與其輸入信號的取樣點反向的取樣電路。一個簡單的辦法,是將一個共同非反向取樣保持放大器和一個反相放大器串聯。典型的反相放大器是從兩個電阻得到電壓反饋的運算放大器。這些電阻的值通常是相等的,它們應該高得足以能減少總功率P=2V2/R的損耗,這些電阻值和輸出電壓的平方成正比。這些電阻的值也應該盡可能低,以保持運算放大器的帶寬。
 

任何與反饋電阻R2并聯的寄生電容(下面的等式中的C2)在逆變器的轉移功能里擔當了一級。這一級導致了反相放大器附加的增益頻率擊穿特性,擊穿頻率的值為f2=(1/2p)×(1/R2C2)。要保持盡可能寬的帶寬,應使f2>fT,其中fT為運算放大器的轉換頻率,換句話說,在這個頻率,運算放大器的開環增益下降到1。

Analog Devices的雙運算放大器AD8592擁有一個高品質的斷路功能,允許使用不同的方法(參考文獻1)。圖1中的反向取樣保持電路沒有任何外部電阻。因此,在該電路的保持狀態下,沒有能量消耗在外部的無源器件上。所有的運算放大器都起著電壓跟隨器的作用。在保持狀態,電壓跟隨器B1和A2啟用,這樣電容器C1的B引腳、和IC 2引腳1通過A2的輸出接地;輸入電壓VIN進入C1的A引腳和IC2引腳9。在收到取樣命令時,Q為高電平,此時C1的A引腳通過電壓跟隨器A1的輸出接地。這種情況使負電壓-VS出現在電壓跟隨器B2的輸入端,而該電壓在取樣命令開始時將電容器C2充電到-VS。電壓跟隨器A3作為一個阻抗轉換器。

AD8592的數據表并未明確規定電壓跟隨器輸出端的泄漏電流,但一般可視為低于10pA。因此電容器C1和C2可以有很小的值,另外,運算放大器的高輸出電流250mA可以更進一步給電容器C1和C2快速充電。

電壓跟隨器B3作為一個延遲線與一個AND門和一個NOR門一起產生兩個半互補的邏輯控制信號(圖2)。這兩個信號QS和QD在進入到一個有效高電平(提供先斷后合運行)前,一段很長的時間內被保持在一個停止的低電平。輸入電壓在電容C1被QD高電平跟蹤,而該電壓的最后一個值在QD的高到低轉換時就是一個取樣。在QS低到高的轉換瞬間,取樣和一個負信號一起出現在電容器C2和后來的輸出端。
 

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