负电阻取消运算放大器负载

星星科技指导员 2023-01-11 1202

描述

取消负载可使运算放大器能够实现高输出电流，同时保持所有其他高精度规格，如非常高的开环增益、低失调电压和电流、低失调电压和失调电流噪声以及低失真。

精密运算放大器通常具有非常高的开环增益、低失调电压和电流、低失调电压和失调电流噪声以及低失真。明显缺乏高输出电流的能力，同时保持所有其他高精度规格。因此，高精度运算放大器在驱动低阻抗负载时存在问题。

一种解决方案是“取消”负载。如果您的阻性负载为“R”Ω并且您与之并联的负电阻为“-R”Ω，则并联组合的电阻是无限大的。如图1所示的电路可以产生负电阻：Rin = -Rnf（R1/R2）。此数量的推导如下：

Vo = Vin（1 + R2/R1）

Iin = （VIN - Vo）/Rnf = -（Vin/Rnf）（R2/R1）

Rin = Vin/Iin = -Rnf（R1/R2）.

驱动器

图1.该电路产生Rin = -Rnf（R1/R2）的负电阻。

图2显示了该概念的实际应用。第一个运算放大器是精确的单位增益缓冲器，第二个运算放大器是大电流、宽带宽、增益为2的驱动器。由于该负电阻级中的R1 = R2，其输入电阻为-Rnf = -200Ω，与精确缓冲器200Ω负载电阻的大小相匹配。如果这些幅度完全匹配，缓冲区将看到（几乎）开路。

驱动器

图2.将一个负载消除负电阻与精密运算放大器的负载并联，使该运算放大器能够驱动200Ω

缓冲器驱动第二个放大器的正输入，第二个放大器驱动负载。增益误差、输出电流限值和电阻失配限制了可驱动的最小电阻，但驱动200Ω负载很容易。该负载比精确放大器在不遭受性能损失的情况下可以处理的负载低一个数量级。

请注意，第一个运算放大器的精度（至一阶）不受第二个运算放大器的增益误差、失调电压和失调电流的影响。驱动器也没有显著的正反馈，因为其正输入由第一个运算放大器的极低输出阻抗驱动。该电路的阶跃响应表现良好，没有振铃。

负电阻方法同样适用于双电源运算放大器，因为负电阻部分可以拉出电流和吸收电流。如果驱动器运算放大器没有内置增益设置电阻，则其同相增益可能设置得更接近单位，从而（可能）允许两个运算放大器共享同一电源。这种方法限制了精密运算放大器的输出摆幅，但在给定应用中，这种限制可能是可以接受的。为了保证精密运算放大器的全带宽，驱动器运算放大器应具有更宽的带宽。

审核编辑：郭婷

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