Op-amp biến tần theo sau là bộ đệm. Tại sao?

Trong một sơ đồ tôi đã cố gắng để hiểu tôi đã bắt gặp mạch phụ này:

Đó là một biến tần op-amp trực tiếp theo sau bởi một bộ đệm. VIN xuất phát từ một bộ vi xử lý trong bộ vi điều khiển và mạch này tạo ra VOUT là số âm. Op-amp được cung cấp bởi các đường ray dương và âm (không được hiển thị ở đây). Càng xa càng tốt.

Nhưng tôi không thấy đầy đủ lý do sử dụng OA2 trong mạch này. Lý do duy nhất tôi có thể thấy là: Nếu không có bộ đệm (OA2), tải đột ngột tại VOUT sẽ lấy dòng điện từ VIN cho đến khi phản hồi op-amp OA1 điều chỉnh (khoảng 1 chuông). Với bộ đệm (OA2), đây không còn là trường hợp nữa. Tôi nhận được điều này phải không? Hay tôi đang thiếu một cái gì đó?

Bạn đúng rồi. Trong hầu hết các trường hợp, điều này là ngớ ngẩn, thêm điện áp bù và sử dụng một phần khác. Rất có thể đây chỉ là phản ứng giật đầu gối của ai đó, hoặc mù quáng tuân theo quy tắc "luôn luôn đệm tín hiệu" mà không nghĩ về nó quá khó. Không phải tất cả các sơ đồ ngoài đó là kết quả của thiết kế tốt.

Có một số lợi thế tinh tế đối với opamp chỉ có bộ đệm thứ hai:

1. Dòng phản hồi thông qua R2 ăn vào tổng khả năng hiện tại của OA1. OA2 có tất cả khả năng hiện tại của nó để điều khiển đầu ra.

   Trong trường hợp này với R2 là 10 kΩ, đây là một đối số yếu vì dòng phản hồi quá nhỏ so với khả năng của hầu hết các opamp. Đôi khi một mạch như thế này xảy ra vì R2 thấp hơn nhiều trước đó và opamp thứ hai không bị loại bỏ sau khi thay đổi thiết kế làm tăng R2.

2. OA2 bảo vệ tín hiệu đầu vào khỏi sự lạm dụng tín hiệu đầu ra. Vin chỉ thấy trở kháng cố định của R1 miễn là OA1 hoạt động trong vòng kín. Nếu một cái gì đó tải Vout để OA1 không thể lái nó đến điện áp mong muốn, thì đầu vào âm của OA1 không còn ở 0 V và tương đương Thevenin mà Vin đang lái xe thay đổi.

   Trong mạch này, đầu ra của OA2 có thể bị lạm dụng mà không ảnh hưởng đầu ra của OA1, do đó sẽ không ảnh hưởng Vin, có lẽ . Lý do tôi nói "có thể" là một số opamp có điốt trở lại giữa các đầu vào của chúng. Tôi đã không tìm kiếm opamp của bạn, vì vậy tôi không biết đó là trường hợp ở đây. Nếu vậy, việc lạm dụng Vout sẽ quay trở lại đầu vào tích cực của OA2, điều này sẽ quay trở lại với Vin.

   Đây lại là một đối số yếu kể từ khi tải một đầu ra opamp đến điểm mà nó không thể lái đến điện áp mong muốn thường chạy opamp ra khỏi spec.

Nó không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất, ngoại trừ làm cho nó chậm hơn một chút vì có hai cực trong chức năng chuyển.

Có thể nhà thiết kế chỉ cần một op-amp trong bộ đôi và chọn làm một cái gì đó lành tính với bộ khuếch đại còn lại để tránh rắc rối. Đây là một tình huống phổ biến với các bộ khuếch đại kép LM324 quad và LM58.

Không có loại tương đương rẻ tiền phổ biến nào của LM58 có bộ khuếch đại duy nhất - bất kỳ bộ phận nào khác có xu hướng đắt hơn và / hoặc có thể bị giới hạn theo một cách nào đó (chẳng hạn như có điện áp cung cấp tối đa thấp hơn) vì vậy nếu LM58 đủ tốt thì bạn cũng có thể sử dụng nó và lãng phí bộ khuếch đại thứ 2.

"Bộ đệm" chỉ ở đó, như tên gọi của nó, "bộ đệm" đầu ra.

Vì OA1 là một phần của mạng phản hồi, một số đầu ra của nó đã được sử dụng (mất qua R2 và R1.) Điều đó có nghĩa là OA1 có khả năng điều khiển ít hơn. Vì vậy, nếu bạn kết nối OA1 với một phần khác của mạch, những điều ngoài ý muốn có thể xảy ra. OA2 chỉ đơn giản là "theo dõi" hoặc "đệm" đầu ra của OA1, và nó có tải đầu ra bằng không, do đó có khả năng ổ đĩa đầy đủ. "Bộ đệm" này thường được nhìn thấy và sử dụng, và làm cho hoạt động của mạch mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn.

Ngoài ra, bộ đệm quan trọng về sự chậm trễ. Trong cả thiết kế mạch kỹ thuật số và analog, tín hiệu tốc độ cao có thể bị trễ đáng kể bởi các phần tử mạch. Đôi khi, nhiều bộ đệm được sử dụng - dường như không có mục đích - ngoại trừ để giới thiệu độ trễ. Điều này thường được thực hiện để hai tín hiệu "gặp lại" trong miền thời gian.

Khi bật nguồn, có lẽ sẽ có một chút khác biệt như các áp phích khác nhận xét.

Tuy nhiên, khi tắt nguồn, biến thể thứ hai ít có khả năng khiến đầu ra bị chảy ngược vào đầu vào và có thể sẽ làm cho tải đầu vào độc lập với các kết nối đầu ra. Đối với một số ứng dụng (âm thanh?), Đó có thể là một thuộc tính mong muốn. Liệu đây có thực sự là trường hợp ở đây hay không phụ thuộc vào mạch bên trong của opamp trong câu hỏi. Vì một loại cụ thể được đưa ra, đây thực sự có thể là một phần của thiết kế.

Trong sơ đồ bạn đã vẽ, như những người khác đã trả lời, không có nhiều lợi ích từ cách bố trí này.

Tuy nhiên, nếu có hai op-ampe mô hình khác nhau và các giá trị điện trở khác nhau, thì có thể có lý do chính đáng để sử dụng bố cục như vậy. Tôi đã tạo ra một mạch tương tự, cần khuếch đại tín hiệu tần số tương đối cao, sau đó lái đầu ra vào tải 50 ohm. Hai chức năng này yêu cầu op-amps với các đặc điểm khác nhau. Đối với op-amp đầu tiên, nó cần phải có băng thông cao hơn để cho phép nó khuếch đại tần số cao mà không mất bất kỳ mức tăng nào ở tần số cao. Đối với op-amp thứ hai, nó phải có dòng đầu ra được xếp hạng cao hơn để có thể điều khiển tải 50 ohm ở điện áp đầu ra tối đa, nhưng không cần băng thông cao như vậy vì nó chỉ có mức tăng 1.