Інвертор Op-amp з наступним буфером. Чому?

Схематично я намагався зрозуміти, що натрапив на цю підсхему:

Це інвертор підсилювача, за яким безпосередньо йде буфер. VIN походить від ЦАП в мікроконтролері, і ця схема виробляє VOUT, який є негативним VIN. Операційний підсилювач подається за допомогою позитивних та негативних рейок (тут не показано). Все йде нормально.

Але я не повністю бачу обґрунтування використання OA2 у цій схемі. Єдиною причиною, яку я можу бачити, є така: Без буфера (OA2) раптове навантаження на VOUT притягуватиме струм від VIN до тих пір, поки зворотний зв'язок OA1 OA1 не налаштовується (близько 1 мкс). З буфером (OA2) це вже не так. Чи правильно я це розумію? Або я щось пропускаю?

Ти правий. У більшості випадків це нерозумно, додає зміщення напруги та використовує іншу частину. Швидше за все, це лише чиясь реакція на коліно, або сліпо слідуючи правилу "завжди буферний сигнал", не задумуючись надто сильно. Не всі схеми є результатом хорошого дизайну.

У другого буфера, що підтримує лише буфер, є деякі тонкі переваги:

1. Струм зворотного зв'язку через R2 вживається в загальну потужність вихідного струму OA1. OA2 має всі наявні можливості для керування вихідним сигналом.

   У цьому випадку, коли R2 становить 10 кОм, це слабкий аргумент, оскільки струм зворотного зв’язку настільки малий щодо можливостей більшості операційних підсилювачів. Іноді така схема трапляється через те, що раніше R2 був значно нижчим, а другий операційний підсилювач не був знятий після зміни дизайну, який підняв R2.

2. OA2 захищає вхідний сигнал від зловживання вихідним сигналом. Він бачить фіксований опір R1 лише до тих пір, поки OA1 діє в режимі закритого циклу. Якщо щось завантажує Vout, так що OA1 не може привести його до потрібної напруги, то негативний вхід OA1 вже не на 0 В, а еквівалент Тевеніна, який управляє Він, змінюється.

   У цій схемі, вихід OA2 можна зловживати , не впливаючи на вихід OA1, який , в свою чергу , не впливатиме на Vin, можливо . Причина, по якій я кажу "можливо", полягає в тому, що деякі операційні підсилювачі мають між собою вхідні диоди. Я не шукав вашого оппампа, тому не знаю, чи так це тут. Якщо так, то зловживання Vout повернеться до позитивного входу OA2, який повернеться до Vin.

   Це знову ж таки слабкий аргумент, оскільки завантаження виходу підсилювача до точки, коли він не може під'їхати до потрібної напруги, як правило, працює з підсилювачем з специфікації.

Це не має особливого впливу на продуктивність, за винятком того, щоб зробити його трохи повільніше, оскільки у функції передачі є два полюси.

Швидше за все, дизайнеру знадобився лише один підсилювач у подвійному і вирішив зробити щось доброякісне з рештою підсилювача, щоб уникнути неприємностей. Це звичайна ситуація з квадратиком LM324 та подвійними підсилювачами LM358.

Немає загального недорогого еквівалента LM358, який має єдиний підсилювач - будь-які інші деталі, як правило, дорожчі та / або можуть бути певним чином обмежені (наприклад, низька максимальна напруга живлення), тому якщо LM358 досить хороший, то ви може також використовувати його і витрачати другий підсилювач.

"Буфер" якраз є, щоб, як випливає з назви, "буфер" виводу.

Оскільки OA1 є частиною мережі зворотного зв'язку, частина його виходу вже використовується (втрачається через R2 та R1.), Що означає, що OA1 має меншу здатність приводу. Тож якби ви підключили OA1 до якоїсь іншої частини ланцюга, можуть трапитися ненавмисні речі. OA2 просто "слідує" або "буферизує" вихід OA1, і він має нульове вихідне завантаження, тому має повну здатність приводу. Таке «буферизація» зазвичай бачиться та використовується, і робить роботу схеми більш надійною та надійною.

Також буфери мають значення з точки зору затримки. Як в цифровій, так і в аналоговій схемі, високошвидкісні сигнали можуть значно затримуватися елементами схеми. Іноді використовуються кілька буферів - здавалося б, без мети - за винятком введення затримки. Зазвичай це робиться для того, щоб два сигнали "зустрілися знову" у часовій області.

Коли живлення увімкнено, різниці, як зазначають інші плакати, мають бути незначними.

Однак, коли живлення відключається, другий варіант має меншу ймовірність повернути вихід на вхід і, ймовірно, зробить вхідне навантаження незалежним від вихідних з'єднань. Для деяких програм (аудіо?) Це може бути бажаною властивістю. Чи справді це дійсно тут, залежить від внутрішньої схеми оперативного апарата. Оскільки дано конкретний тип, це, можливо, було частиною дизайну.

У схемі, яку ви намалювали, як відповіли інші, від такої компонування не так багато користі.

Якщо, однак, є два різних підсилювача моделі і значення резисторів різні, то для такого планування можуть бути вагомі причини. Я створив аналогічну схему, якій потрібно було підсилити відносно високу частоту сигналу, а потім ввести вихід на 50 Ом. Ці дві функції потребують підсилювачів з різними характеристиками. Для першого операційного підсилювача він повинен мати більшу пропускну здатність, щоб він міг посилювати високу частоту без втрати посилення на високих частотах. Для другого підсилювача він повинен був мати більш високий номінальний вихідний струм, щоб мати змогу керувати навантаженням 50 Ом при максимальній вихідній напрузі, але він не потребував такої великої пропускної здатності, оскільки він мав посилення лише 1.