一个基于运算跨导放大器DC伺服环路应用设计

描述

同时要求高 DC 精度与高带宽,实施起来可能会很困难。我们可根据电路配置,提供几种有效方法,包括构建复合放大器或实施基于高速放大器的伺服环路等。

对于反相电路配置,最好实施使用运算放大器(配置成积分器)的 DC 伺服环路。而对于正相电路而言,最简单的方式就是实施一个基于运算跨导放大器 (OTA) 的 DC 伺服环路。这两种电路视图分别见图 1 和图 2。

图 1:反相放大器配置的 DC 伺服环路

图 2:正相放大器配置的 DC 伺服环路

无论用户是否希望使用去藕电容,这两种电路都属于 AC 耦合电路。我在这里讲的是支持去耦电容的电路,以强调等效电路是 AC 耦合。

有效伺服环路可去除 DC 电压,并可使用参考电压 (Vref) 取而代之。系统精确度只受伺服环路中所使用器件的精度以及环路速度限制。在这两种电路中,用户都必须在高通带宽与伺服放大器响应时间之间取得平衡。如果伺服放大器速度过快或信号变化速度过慢,被伺服的信号将受到严重的信号完整性影响。此外,系统还将在实现精确测量之前,提供初始建立时间。

对于基于积分器的电路,伺服放大器输出电压增加与信号放大器输出息息相关。由于 DC 增益为 1-V/V,信号放大器的输入输出随后将相等。R4 与 C3 构成的低通滤波器会限制带宽,最大限度降低带给信号放大器的噪声。伺服放大器通常是 OPA277 或 OPA333 等高精度放大器。

正相配置的 DC 伺服环路性能与积分器相同,支持可达 OPA615 采样 OTA (SOTA) 的输出。引脚 10 与 11 之间的电压差将生成能够为 Chold 电容器充电的电流输出。所产生的电压随后将馈送至另一个 OTA。该 OTA B 输入端(引脚 3)出现的电压能够以电压方式镜像至 E 输入端,并通过电阻器 RE 转换为电流。该电流最终可镜像至 C 输出端(引脚 12),并插入 OPA656 的反相节点。电流不断增加至该节点,直到引脚 10 和 11 上的电压差为零。

目前对于某些更为复杂的电路,SOTA 可用来采样特定时间,在此期间没有信号达到某个 DC 值,实际是在将整个信号进行上下移位。在这种模式下,该电路将发挥 DC 恢复电路作用。如果该 SOTA 一直在采样,那么只有在引脚 10 上插入一个 RC 滤波器才能实现 DC 校正。这个 RC 滤波器的作用与图 1 中 R4C3 滤波器相同。

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