一.前言
电压跟随器不能增大或减小输入电压的幅度,也不能滤掉高频噪声,那它有什么用呢?当我们把一个信号从一个电路发送到另一个电路时,我们需要考虑信号源电路的输出阻抗以及负载电路的输入阻抗,信号会受二者比值的影响,比值越小,传输到负载的信号受影响越小,而电压跟随器的特性就是高输入阻抗,以及低输出阻抗,这样电压跟随器就能最大程度的还原输入信号,又能最大程度把输入信号低损的输出出去,所以电压跟随器又叫缓冲器。
二.电压跟随器设计以及仿真
1.设计指标如下:
输入 |
输出 |
频率 |
||||
最小电压 |
最大电压 |
最小电压 |
最大电压 |
f |
VCC |
VEE |
-10V |
+10V |
-10V |
+10V |
150KHz |
+15V |
-15V |
2.设计步骤
a.首先确认电路的传递函数,也就是输出以及输出之间的关系:Vo=Vi;
b.根据输入电压范围,确定输出共模电压最大为+10V,所以选型运放时需注意共模电压要大于10V。
c.根据输出电压范围可知,运放电源电压在±15V供电时,输出电压摆幅要能达到±10V。
d.根据输出信号频率150KHz可知运放带宽要大于150KHz。
e.运放的压摆率表示运放正常工作时,输出端所能提供的最大变化速率,当输出信号欲实现比这个速率还快的变化时,运放就不能正常输出信号了,我们根据输出信号频率计算一下最小的输出压摆率要求:
SR>2*3.14*10V*150KHz=9.42V/us;
综合以上信息,我们选定TI的TL05运放,其共模电压输入范围为±11V;
![pYYBAGJaKlSAGwP8AABfl-gIyMY766.png](https://file.elecfans.com/web2/M00/3D/82/pYYBAGJaKlSAGwP8AABfl-gIyMY766.png)
输出电压摆幅为-11V到+11.5V;
![pYYBAGJaKouAJjQKAACjb3dFzCA622.png](https://file.elecfans.com/web2/M00/3D/82/pYYBAGJaKouAJjQKAACjb3dFzCA622.png)
单位增益带宽为2.7MHz;
![pYYBAGJaKxuAbYh6AAA_30MQgsc626.png](https://file.elecfans.com/web2/M00/3D/82/pYYBAGJaKxuAbYh6AAA_30MQgsc626.png)
压摆率最小为11V/us;
![poYBAGJaK1CAZ_3jAABogscqmCY148.png](https://file.elecfans.com/web2/M00/3D/7D/poYBAGJaK1CAZ_3jAABogscqmCY148.png)
综合以上参数可以确定TL05运放满足要求;
接下来进行仿真验证,通过直流仿真结果以及交流仿真结果可以发现,我们的跟随器电路直流特性以及交流特性都很好,带宽也满足200KHz的要求。
![pYYBAGJaL8WAHZhsAABRh_ocy8g490.png](https://file.elecfans.com/web2/M00/3D/83/pYYBAGJaL8WAHZhsAABRh_ocy8g490.png)
直流仿真结果:
![poYBAGJaLWeAedj6AAD04yiyJgc008.png](https://file.elecfans.com/web2/M00/3D/7D/poYBAGJaLWeAedj6AAD04yiyJgc008.png)
交流仿真结果:
![pYYBAGJaLreAcVmZAAEV7tEi1-g305.png](https://file.elecfans.com/web2/M00/3D/83/pYYBAGJaLreAcVmZAAEV7tEi1-g305.png)
三.总结
我们主要讲解了电压跟随器电路的构成以及设计过程,最后还通过仿真验证了设计指标与设计要求是吻合的,达到了比闭环验证的效果。
审核编辑:汤梓红
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