Używanie wzmacniacza operacyjnego jako bufora

Pracujemy nad projektem, w którym wykorzystujemy kilka wzmacniaczy Quad Op470. Istnieją 2 nieużywane wzmacniacze operacyjne i muszę buforować sygnał pochodzący z czujnika (zgodnie z arkuszem danych czujnika). Chciałbym użyć jednego z dodatkowych wzmacniaczy operacyjnych. Wiem, że teoretycznie można buforować sygnał przy użyciu ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego, jak pokazano poniżej:

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Jednak niejasno pamiętam też coś o zagrożeniach związanych z samoscylacją i stabilnością wzmacniacza operacyjnego. OP470 jest stabilny w jedności. Oto arkusz danych:

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/OP470.pdf

Moje pytanie brzmi: czy bezpiecznie jest używać wzmacniacza operacyjnego w tej konfiguracji jako bufora, nie martwiąc się o samooscylację? Czy jest coś jeszcze, co muszę wziąć pod uwagę?

operational-amplifier signal buffer

— Skaevola
źródło

nie akceptuj odpowiedzi zbyt szybko, pozwól innym również udostępnić Ci swoje odpowiedzi. Nie mówienie, że zaakceptowana odpowiedź jest zła. Ale może być więcej dobrych alternatywnych rozwiązań niż to. Poczekaj chwilę.

— Standard Sandun

(1) Nie zapominaj, że potrzebuje zasilaczy (2) czy sygnał z twojego czujnika dobrze wpasowuje się w szyny zasilające bufora (3) jak daleko chcesz wysłać buforowane wyjście (4) co wysyłasz do (5) Czy musi być jakieś przesunięcie wejściowe sygnału lub korekcja wzmocnienia (6), jak długie jest wejście zasilania wejściowego (7), jaka szerokość pasma to sygnał, który wprowadzasz (8), jeśli powinien zostać przefiltrowany, aby pasował do tego, co może być poniżej ?

— Andy alias

Odpowiedzi:

Jeśli arkusz danych mówi, że stabilny jest wzrost jedności, to tak. Stabilność wzmocnienia jedności oznacza dokładnie, że wzmacniacz operacyjny będzie stabilny, gdy będzie używany zgodnie z opisem.

Upewnij się, że ścieżka zwrotna jest krótka. Jeśli zrobisz to długo, wówczas jego indukcyjność wzrośnie i może zdarzą się dziwne rzeczy. W tej kwestii nie trzeba być wyjątkowo paranoikiem; po prostu nie rób tego 10 cali wokół planszy i wszystko powinno być w porządku.

— Phil Frost
źródło

Zwykle styki wyjściowe i ujemne wejściowe sąsiadują ze sobą, więc utrzymanie tego krótkiego połączenia zwrotnego jest łatwe. Jest to jedna z rzeczy, które należy wybrać jako priorytet. Nie zapomnij również o obejściu. Bez niego wzmacniacz może robić dziwne rzeczy.

— Olin Lathrop,

„czapka obejściowa” to pierwsza wzmianka o kondensatorze w tym słupku. Zakładam, że masz na myśli zasilacz wzmacniacza operacyjnego?

— NickHalden

@NickHalden Osłona obejścia jest również znana jako kondensator odsprzęgający zasilacz. Zobacz Co to jest kondensator odsprzęgający i skąd mam wiedzieć, czy go potrzebuję?

— Phil Frost

@Phil Frost: Czy powinien być filtr dolnoprzepustowy na dodatnim wejściu wzmacniacza operacyjnego?

— Dor

@Dor tylko, jeśli chcesz z innego powodu. Nie jest wymagany do stabilnej pracy.

— Phil Frost

Użycie OP470 jako wzmacniacza lub bufora wzmocnienia jedności nie jest złym wyborem. Ważny będzie margines fazy, w którym wzmocnienie w otwartej pętli przekracza 0dB. Dość często opampy mają 45 stopni marginesu fazowego przy częstotliwości rozgraniczającej w otwartej pętli, co spowodowałoby przekroczenie 1,3 razy Vin, a następnie dzwonienie. Tak nie jest w przypadku OP470, jeśli spojrzysz na TPC (typowa charakterystyka wydajności) 16 w arkuszu danych (strona 7), zobaczysz, że margines fazy przy zwrotnicy wynosi 58 stopni. Teraz, optymalna odpowiedź impulsu powinna mieć margines fazowy 60 stopni, więc 58 stopni jest całkiem niezłe.

Odpowiedź impulsowa małego sygnału OP470 jako bufora wzmocnienia jedności jest pokazana w TPC 27 arkusza danych. Zobaczysz tam, że reakcja na impuls prawie nie ma przekroczenia i nie ma dzwonienia.

Możliwe obawy:

Ładowanie wyjściowe. Nie pokazuje się obciążenia bufora, ale obciążenia pojemnościowe mogą obniżyć margines fazowy i spowodować słabą odpowiedź. Impedancja wyjściowa OP470 gwałtownie rośnie, gdy zbliża się do zwrotnicy, więc można oczekiwać, że obciążenia pojemnościowe powyżej 100 lub 200 pF zmniejszą margines fazowy. Istnieje część arkusza danych (strona 12), który dotyczy obciążeń pojemnościowych do 1000pF.
Rezystor sprzężenia zwrotnego z wyjścia na wejście ujemne. Jak mówi Phil Frost, będziesz chciał, aby ścieżka zwrotna była stosunkowo krótka. Ale czasami do testowania lub serwisowania używany będzie rezystor sprzężenia zwrotnego. Jeśli to zrobisz, będziesz chciał umieścić rezystor blisko ujemnego wejścia i będziesz chciał utrzymać wartość mniejszą niż 500 omów i większą niż 100 omów dla najlepszej odpowiedzi. Arkusz danych opisuje to w części dotyczącej buforów wzmocnienia jedności (strona 12).
OP470 to technologia BJT, więc nie ma operacji kolejowych. Musisz upewnić się, że napięcia wejściowe nie zbliżają się do szyn odchylenia niż około 4 woltów i musisz być w porządku, gdy napięcie wyjściowe nie jest bliżej szyn niż około 3 woltów. Tylko ty znasz swój system na tyle dobrze, aby powiedzieć, czy to ma znaczenie.

— gsills
źródło

Wyjście tego wzmacniacza operacyjnego prawdopodobnie napędza obciążenie pojemnościowe. Podobny problem spotkałem ze wzmacniaczem operacyjnym o wysokiej prędkości narastania. Rozwiązaniem opisanym w arkuszu danych jest umieszczenie rezystora około 47 omów po ujemnym sprzężeniu zwrotnym. To rozwiązanie natychmiast rozwiązało moje oscylacje.

Cytat:

LT1632 / LT1633 to wzmacniacze szerokopasmowe, które mogą zasilać obciążenia pojemnościowe do 200 pF na zasilaniu ± 15 V w konfiguracji wzmocnienia jedności. Przy zasilaniu 3 V obciążenie pojemnościowe powinno być mniejsze niż 100 pF. Gdy zachodzi potrzeba sterowania większymi obciążeniami pojemnościowymi, między wyjściem a obciążeniem pojemnościowym należy podłączyć rezystor od 20 Ω do 50 Ω. Sprzężenie zwrotne należy nadal pobierać z wyjścia, aby rezystor odizolował obciążenie pojemnościowe, aby zapewnić stabilność.

— doug65536
źródło