放大器容性负载能力如何?该如何保证电路稳定工作?

郑荟民
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放大器驱动容性负载,是比较容易引发稳定性问题的电路。本篇将结合仿真讨论放大器自身的容性负载能力,以及针对容性负载驱动能力不足的情况,提供一种依据放大器开环输出阻抗参数补偿容性负载驱动能力,保证电路稳定工作的方法。

1 容性负载驱动参数定义

先看一个案例,如图2.110是一款常见基准源缓冲驱动电路。笔者曾接触到一位工程师使用直流参数极好的ADA4522-2作为ADC基准源的缓冲器,输出通过电容C1(10μf)、C2(0.1μf),连接到一款24bit ∑?型ADC的基准源引脚。工程师反馈基准源的输出非常稳定,但是在ADA4522输出存在振荡。

图2.110 ADA4522基准源缓冲电路

使用电路仿真,瞬态分析结果如图2.111,输出振荡范围在2.486~2.514V,这对于精密采集电路无疑是致命的问题。

图2.111 ADA4522基准源缓冲电路瞬态分析结果

笔者建议工程师使用具有容性负载驱动能力的放大器ADA4807进行替换,如果将图2.110基准源驱动电路中,ADA4522替换为ADA4807,电路如图2.158。

图2.158 ADA4807基准源缓冲电路

 进行瞬态分析的结果如图2.159,在ADA4807输出直接驱动10μf与0.1uf电容时,电路输出2.5V十分稳定。

图2.159 ADA4807基准源缓冲电路瞬态分析结果

导致这种现象的原因是ADA4807相比ADA4522具有一定的容性负载驱动能力。容性负载驱动能力(Capacitive Load Drive)是指放大器输出驱动容性负载时,对输出信号过冲的抑制能力,通常以百分比表示。

如图2.160,表示ADA4807在增益为1倍的电路中,输出驱动15pf电容,当输出信号峰峰值为20mV时,输出过冲的在17%以内。

图2.160 ADA4807输出特性

通过图2.161可以更好的理解这一过程,负载电容为15pf,输出信号从-10mV到+10mV的阶跃变化,过充电压大约为3.5mV。

图2.161 ADA4807不同容性负载下的小信号瞬态响应

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