DA输出或电压信号后接运放电路设计请教

只看该作者 · 2016-10-17 10:39

大家好
最近有一个自己比较疑惑的问题，其实是两种应用情况，但原理应该是一样的

一是DA输出电压信号经运放跟随或同相放大缓冲给其他设备供电，供电电流在5mA以内
二是电压信号，信号频率比较高，大概是10MHz以上，同样经运放跟随或同相放大缓冲给DAC采样

都想在运放以后接一个电容，但看资料说运放没法直接驱动容性负载，需要在运放输出和电容之间串小电阻

我有三个问题：
1、针对高速电压信号，采用的运放IC最重要需要关注几个参数，这几个参数该如何确定
2、运放后级电阻和电容该如何选择，最大可以选多大的电容？
3、如何求该运放电路的零点和极点，根据零点和极点，是否可以确定相位裕度？

1万 · 2016-10-17 10:57

1.高速信号，要求运放也是高速的，选择GBP和SR都要足够大的运放，因为是做缓冲跟随，所以GBP选择50MHz以上的足够用，当然运放必须是单位增益稳定的，然后就是IB要小，噪声要小；
2.普通运放能驱动的容性负载都很小，pF级别，大的容性负载容易导致运放振荡，能带多大容性负载，规格书里都有说明；如果容性负载比较大，就需要串接一个电阻，这个电阻会与后面的等效电容形成低通滤波，故而需要根据信号频率合适选择参数，当然可以把这个电阻放在反馈回路内；
3.计算出运放电路的传输函数，电容用容抗，就可以知道零极点位置了，但相位裕度一般运放规格书中都已经给出了曲线，可以直接参考；

只看该作者 · 2016-10-17 12:45

yanwen217 发表于 2016-10-17 10:57
1.高速信号，要求运放也是高速的，选择GBP和SR都要足够大的运放，因为是做缓冲跟随，所以GBP选择50MHz以上 ...

1.高速信号，要求运放也是高速的，选择GBP和SR都要足够大的运放，因为是做缓冲跟随，所以GBP选择50MHz以上的足够用，当然运放必须是单位增益稳定的，然后就是IB要小，噪声要小；
虽然后级ADC采样是超过10MHZ在采样的，但如果前面的电压信号波动不大，SR是否不用太在意？
2.普通运放能驱动的容性负载都很小，pF级别，大的容性负载容易导致运放振荡，能带多大容性负载，规格书里都有说明；如果容性负载比较大，就需要串接一个电阻，这个电阻会与后面的等效电容形成低通滤波，故而需要根据信号频率合适选择参数，当然可以把这个电阻放在反馈回路内；
高速运放规格书规定的允许容性负载大小一般才几个pF，所以我想问的是如果通过串小电阻的方式，最大能取多大电容？电阻又该如何取值？
3.计算出运放电路的传输函数，电容用容抗，就可以知道零极点位置了，但相位裕度一般运放规格书中都已经给出了曲线，可以直接参考；
很多运放规格书中也没给相位裕度曲线，而且后级接电阻电容后相位曲线和增益曲线是否被更改了？我是想获知增加电阻电容后在10MHz或更高频率下系统是否稳定

1万 · 2016-10-17 13:29

dycheng 发表于 2016-10-17 12:45
1.高速信号，要求运放也是高速的，选择GBP和SR都要足够大的运放，因为是做缓冲跟随，所以GBP选择50MHz以 ...

1.GBP与SR参数是相互匹配的，也就是高GBP的运放，SR一定也高；这里跟你电压波动没关系。
2.运放输出需要串接多大的电阻在带容性负载，要看后级的输入阻抗，后面输入阻抗小，串接的电阻就也要很小，而这个电阻与电容又组成低通滤波，所以需要综合信号频率来考虑，要做滤波就在同相端做，没必要在输出在做滤波，所以加电容不是合适的设计，最多就是加几百pF做为后级输入的电压保持吧；
3.不会改变运放的相位裕度，后面阻容仅仅构成低通滤波，仅仅是无源滤波效果，不牵涉稳定性

只看该作者 · 2016-10-17 16:55

yanwen217 发表于 2016-10-17 13:29
1.GBP与SR参数是相互匹配的，也就是高GBP的运放，SR一定也高；这里跟你电压波动没关系。
2.运放输出需要 ...

1.GBP与SR参数是相互匹配的，也就是高GBP的运放，SR一定也高；这里跟你电压波动没关系。
这两个还真存在区别，GBP是针对小信号的，SR是针对大信号的，所以我问我前级电压波动不大的话是否可以按小信号处理，着重关注GBP？和SR相对的应该是全功率带宽而不是带宽增益级
2.运放输出需要串接多大的电阻在带容性负载，要看后级的输入阻抗，后面输入阻抗小，串接的电阻就也要很小，而这个电阻与电容又组成低通滤波，所以需要综合信号频率来考虑，要做滤波就在同相端做，没必要在输出在做滤波，所以加电容不是合适的设计，最多就是加几百pF做为后级输入的电压保持吧；
主要是考虑噪声来源途径比较多，不一定只来源于输入，包括运放自身的噪声，运放电源叠加到运放的噪声等等，所以想在输出加电容
3.不会改变运放的相位裕度，后面阻容仅仅构成低通滤波，仅仅是无源滤波效果，不牵涉稳定性
加电容会增加零点或极点，所以会影响稳定性

1万 · 2016-10-17 19:04

第一项不在解释，自己在找书确认下
第二项，已经说过了输出串接电阻与对地电容就是构成了低通滤波，电阻大小受制于后面的输入阻抗，而1/2*π*R*C又受制于信号频率，这里需要综合考虑的；
第三项，我说的稳定性是针对运放部分，有源滤波增加零极点就要考虑稳定性，而后面RC组成的是无源滤波电路，无源滤波电路我没看到过资料分析稳定性的，孤陋寡闻了

DA输出或电压信号后接运放电路设计请教

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