运放电压衰减器阶跃响应分析与改进

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1、第32卷第2期电子器件Vol.32No.22009年4月ChineseJournalOfElectronDevicesApr.2009AnalysisandImprovementofOPAmpVoltageAttenuator’sStepResponse3ZHANGLi2min,CHENXiao2zhen,CHENJuan,CHENYi2huang(NanjingUniversity,DepartmentofElectronicScienceandEngineering,Nanjing210093,China)Abstract:Theordi

2、naryvoltageattenuatorwithoperationalamplifierispronetogenerateovershootoroscil2lation.Basedonasecond2ordermodeloftheoperationalamplifier,thepaperelaboratesthereasonforthestepresponseovershootofthevoltageattenuator,andconcludesthatoverloadingistheimportantcauseofthecircuitou

3、tputtingoscillationbyanalyzingthedifferenceofthevoltageattenuator’soutputwaveformindifferentattenuationresistances.Finally,thepapergivesanimprovementdesignwiththevoltagefolloweratthepointofthecircuit’sload.Thedesignisprovedtoinhibittheoscillationoutputeffectively.Keywords:a

4、ttenuator;theoperationalamplifier;stepresponse;followerEEACC:1220运放电压衰减器阶跃响应分析与改进3张丽敏,陈孝桢,陈娟,陈毅煌(南京大学电子科学与工程系,南京210093)摘要:普通运放电压衰减器输出容易产生超调或振荡现象,基于运放二阶模型论述了该电压衰减器阶跃响应产生超调的原因,并通过对电压衰减器取不同衰减阻值,分析输出波形的不同,得出负载过重是该电路输出产生振荡的重要原因。最后从电路负载角度给出了用电压跟随器实现衰减器的改进设计方案,该设计经实验证明可很好地抑制输出振荡现象

5、。关键词:衰减器;运放;阶跃响应;跟随器中图分类号:TN722.77文献标识码:A文章编号:100529490(2009)0220398204响应产生超调和振荡的原因,并给出了一种电压衰1改进电路原由减器的改进设计。在电路设计中,有时希望用普通电压型运放连接成电压衰减器,如图1所示,其中R2

6、集成运放是高输入电阻、高电压放大倍收稿日期:2008209227作者简介:张丽敏(19782),女,讲师,硕士研究生,研究方向为电路与系统,计算机辅助测试,slimecn@163.com;陈孝桢(19502),男,教授,硕士研究生,研究方向为声纳、电路与系统第2期张丽敏,陈孝桢等:运放电压衰减器阶跃响应分析与改进399数、低输出电阻的放大器。它由多个功能不同的放阶系统,基于运放的二阶模型求其传递函数。对运大单元电路级连组成,其内部电路可分为三级:输入放的反相输入端列电流方程和电压传输方程:[1]级,电压放大级和输出级。典型的运放频率特性Vi-

7、VNV0-VN+=0曲线如图3所示,图中ω1为一阶特征角频率,ω2为R1R2(2)二阶特征角频率,ωT为运放的带宽增益积,ωg为相V0=-A0(s)VN角交界频率。在低频段常以一阶模型描述运放的频从中可解出率特性[2]。一阶特征角频率ωR2Ao(s)1是为使运放稳定,在H(s)=-=R1A0(s)+1+R2/R1运放内的电压放大级用电容引入电压并联负反馈形A0(s)成的。由于是人为设计的,所以实际运放的一阶特H(0)(3)Ao(s)+1-H(0)征角频率与性能资料中的数据较一致。在高频段,R2其中,H(0)=-,为电路的零频率增益;Ao(s)

8、=由于运放内部晶体管的分布电容的等效效应,使运R1放的频率特性高频段不再是一阶电路,常用二阶电k0,为运放的二阶模型,将Ao(s)路来描述。其传递函数可描述为(T1