使用电感器再度改善运算放大器的真零输出

　　图1中的电路，来自我之前的文章“Multivibrator also makes true-zero output of the op-amp”（多谐振荡器也能使运算放大器实现真零输出）：

　　

　　图1 简单的本地低噪声电压转换器，可在需要简单的低电压负电源时使用。

　　它很简单，只需简单改动即可提高效率。如果固定R1和R1′的值（使输入功率也固定），则输出电压将在图形Eo=Eo（R2）上出现一个极值。为便于达到这个极值，可以将图1的电路修改为图2，其中可以使用单个电位器（R2）更改R2/R2‘的值。

　　

　　图2 在图1的输出端增加电感，以提高转换器的效率。

　　但主要的改动是在输出端增加了电感L。只要相当低的电感值（0.1…1.0mH）就足够了。（这个低值可能与多谐振荡器的低频（小于1KHz）相悖。）

　　负输出电压随着电感的增加而缓慢增加：从-0.36V@L=0.1mH到-0.4V@L=1mH。

　　主要优势在于输出电流（电压）增加了约25%。图1中的电路的最大输出电压为-0.31V，而图2中的电路可以在相同负载（910Ω）下提供超过-0.39V的电压。

　　第二个改进是输出噪声：相同的电感L能显著降低输出噪声-图2中的输出电容器的容量只有一半，但输出噪声的振幅却减小了一半。

　　元件值为：L=0.1…1.0mH，R1=R1’=5.6k，R2=~22k，C1=C1‘=0.1µF。输出电容器应具有低阻抗。

　　该电路在+5V时消耗的电流小于1.5mA，并在910Ω负载上产生超过-0.39V的电流。在输出电流相同的情况下，很早的那个电路（“Photocell makes true-zero output of the op-amp”， 用光电池来让运算放大器实现真零输出）消耗的功率大约要高出10倍，但其输出噪声要小了100倍。

　　然而，所有这些电路都可能存在一个问题：它们产生的低电压对主机系统来说并不重要，但如果电压以某种方式下降，结果就会失真，而且可能不会被察觉。

　　为了确保检测到该电压的所有下降，可以使用图3中的电路。它可用于监控所有双电源系统中的电源一致性。

　　

　　图3 电路可确保检测到所有可能导致图1和图2中转换器结果失真的电压下降。

　　绿色LED指示“电源良好”，可用作整个主机系统的“开机”指示灯。电阻R1、R2至少应稳定在1%。当输出电压增长到e=-20…-100mV时，LED应该亮起，具体取决于您的缓冲器参数。

　　对于R1、R2值，令：

　　v1 = Vref + |e|，

　　v2 = 2.5 + |e|，

　　接着R1 = R2 * （（v1 / v2） – 1）

　　对于给定基准和e=50mV：

　　R1=0.63*R2，

　　例如，R1=38.8k，R2=62k。这些值可能需要进行一些调整，因为它们的总值不能太低——应谨慎使用输出电流。当通过分压器的电流非常低时，TL431的输入电流的影响要大得多，因此在这种情况下建议进行一些调整。最后，可以使用输出电压大于2.5V的任何其他基准，但应重新计算R1、R2的值。