缓冲器(跟随器)电路设计
1 简介
该电路输入电压等于输出电压,那为什么还需要这样电路呢?该电路通过提供高输入阻抗和低输出阻抗来缓冲信号,主要用于驱动低阻抗负载(如传感器驱动能力不够需该电路)、ADC(作用类似驱动低阻抗负载)和缓冲器基准电压。
2 设计目标
2.1 输入
2.2 输出
2.3 频率
2.4 电源
3 电路设计
根据设计目标,最终设计的电路结构和参数如下图:
注意事项:
- 使用运算放大器线性输出运行范围
- 小信号(通常指输入信号≤100mV)带宽由放大器的单位增益带宽决定
- 核对芯片最大输出电压摆幅与频率关系图,最大限度减小转换导致的失真(接近饱和区非线性会导致失真)
- 共模信号等于输入信号(运放虚短)
- 不要将大于数据手册推荐电容负载直接放置在输出上(易导致运放不稳定,输出振荡)
- 若驱动低阻抗负载,可能需要高输出电流放大器(常规运放驱动能力在数十毫安)
4 设计计算
- 首先确认输出摆幅,设计目标要求输出摆幅是±10V,在±15V供电最大输出电流时,LM7332输出摆幅可以到达±14V
- 输入共模范围要求±10V,在±15V供电时,输入共模电压可以达到±15.1V
- 计算最大压摆率(SR,±10V > 100mV,属于大信号输入)
KM7332的压摆率为15.2V/us,满足要求。另外,压摆率计算公式默认输入正弦信号,然后对其求导,算出最大变化速率点。
- 验证器件带宽,输入信号带宽为100kHz,且增益为单位增益,直接对比信号带宽与增益带宽积即可,7.5MHz(LM7332增益带宽积) > 100kHz(信号带宽)
5 电路仿真
时域仿真:
频域仿真: