運(yùn)算放大器輸出驅(qū)動(dòng)能力的方法分析(一)

　　圖1能夠用來(lái)預(yù)測(cè)一個(gè)給定負(fù)載上的電壓擺幅。如果坐標(biāo)軸是線性的，設(shè)計(jì)者只需要在圖1的特征曲線上加上一條負(fù)載曲線，通過(guò)這兩條曲線的交點(diǎn)就能確定電壓擺幅。但如圖所示，很多情況下，尤其當(dāng)運(yùn)放是滿擺幅輸出時(shí)，兩條坐標(biāo)軸都使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，以使得在輸出電流很小、輸出只有幾毫伏的情況下，曲線也能有較好的分辨率。在對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，負(fù)載曲線不再是一條簡(jiǎn)單的直線，將不容易畫出。那么如何才能預(yù)測(cè)一個(gè)給定負(fù)載的輸出擺幅呢?

　　如果設(shè)計(jì)師愿意花些時(shí)間在器件性能和外部電路要求之間反復(fù)進(jìn)行擺幅預(yù)測(cè)，會(huì)得到一個(gè)十分精確的結(jié)果。這里，我將利用一些實(shí)例說(shuō)明如何進(jìn)行這種預(yù)測(cè)。

　　圖2：預(yù)測(cè)給定負(fù)載上的輸出電壓擺幅的實(shí)例。

　　考慮如圖2a的應(yīng)用，其中LMH6642被用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)RL=100Ω并與Vs/2(1/2電源電壓)相連的負(fù)載。假設(shè)此情況下LMH6642的輸出被偏置在Vs/2或5V：

　　問(wèn)題是設(shè)計(jì)師能夠使用圖1中所示的LMH6642的數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)可能的最大輸出擺幅嗎?答案是肯定的。

　　為了估計(jì)擺幅，要?jiǎng)?chuàng)建一張表(表1)，它由輸出擺幅的初始猜測(cè)值開始(第2列)，接著是對(duì)猜測(cè)值的一系列修正(比較第3列和第5列，結(jié)果由第6列顯示)。

　　表1： 使用迭代來(lái)預(yù)測(cè)圖2a的輸出擺幅(LMH6642)。

　　重復(fù)這一過(guò)程，直至在所給的條件下，器件特性與負(fù)載要求一致，便在第2列的底部得到了最終的結(jié)果，這樣就完成了對(duì)擺幅的估算。因此，表1中的反復(fù)結(jié)果顯示，圖2a中的電路能在100Ω的負(fù)載上產(chǎn)生最高8.75V的電壓。轉(zhuǎn)換成峰峰值是7.5VPP{=(8.75-5)V x 2=7.5VPP}。

　　下面列出了表1中所使用方法的一些注意事項(xiàng)：對(duì)于圖2a中的電路，只能提供源電流。因此，只使用了圖1a。在每種情況下，在圖1中假設(shè)最差的溫度情況來(lái)計(jì)算第5列的數(shù)值。第5列中的數(shù)值是在圖1a中將第4列的值作為y軸，然后從圖中讀出的。第2列中的最終結(jié)果，也就是第4次迭代的值，還是一個(gè)近似解，因?yàn)榈?列(87.5mA)中的數(shù)值仍比第5列(90mA)低。但是，圖中的分辨率已經(jīng)不允許再對(duì)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行細(xì)調(diào)。

　　現(xiàn)在我們對(duì)剛才討論的實(shí)例稍做變化，假設(shè)LMH6642的輸出負(fù)載不變，但信號(hào)經(jīng)過(guò)交流耦合的情況，如圖2b所示。預(yù)測(cè)輸出擺幅的方法與前面相同，只是由于交流耦合負(fù)載只能"看到"信號(hào)的擺幅，輸出電壓的直流分量(偏置)被交流耦合電容阻擋，因此表中的一些條目(第3列)需要被修改。此外，還要注意交流耦合負(fù)載需要LMH6642的輸出能接受和提供電流(與圖2a中只需要輸出提供電流的應(yīng)用不同)。因此，選擇源電流和漏電流特征中較小的一個(gè)數(shù)值，填入表2中的第5列。