雙極發射極跟隨器：具有雙通道反饋的RISO

我們選擇用于分析具有雙通道反饋的RISO的雙極發射極跟隨器為OPA177，具體情況請參閱圖1。OPA177為一款低漂移、低輸入失調電壓運算放大器，其能在±3~±15V的電壓范圍內工作。

圖1：雙極發射極跟隨器運算放大器的技術規范。

圖2顯示了一款典型的雙極發射極跟隨器的拓撲結構。請注意，用于Vo的正負輸出驅動均為雙極發射極跟隨器。目前，包含“等效電路圖”(表明運算放大器內部所用輸出級的拓撲結構)的產品說明書并不多見。為此，只能通過廠商的內部資料，我們才能確切了解輸出級的結構。

圖2：典型雙極發射極跟隨器運算放大器的拓撲結構。

我們用于分析雙極發射極跟隨器的具有雙通道反饋的RISO電路如圖3所示。FB#1通過RF直接向負載(CL)提供反饋，從而促使Vout與VREF相等。FB#2通過CF提供了第二條反饋通道(在高頻率時占支配地位)，從而確保了運行的穩定性。Riso將FB#1和FB#2相互之間隔離開來。需要注意的是，在目前用于穩定電容性負載的許多技術中，我們采用了經改進的Aol方法(當采用這種方法時，運算放大器的輸出阻抗和電容性負載改變了運算放大器的Aol曲線)。在改變后的Aol曲線中，我們在圖上標出1/，這將有助于電路的穩定運行。當采用具有雙通道反饋的RISO時，我們發現，更易于維持運算放大器Aol曲線不變并在圖上標出FB#1 1/β和FB#2 1/β曲線。于是，我們將運用疊加的方法，來獲得一條最終(net)的1/B_ετα曲線，這樣，當在運算放大器的Aol曲線上進行標繪時，我們就能夠輕松地生成一款針對這種電容性負載穩定性問題的解決方案。

圖3：具有雙通道反饋的RISO：發射極跟隨器。

一旦我們選擇了運算放大器，如圖4所示的Aol測試電路就為開展穩定性分析提供了前提基礎。Aol曲線可從產品說明書中獲取，或者從如圖所示的Tina SPICE仿真中測量得出。Aol測試電路采用雙電源供電，即使Vout近乎為零伏，我們仍可測量空載時的Aol曲線，而且輸入共模電壓的要求易于滿足。R2和R1以及LT為低通濾波器函數提供了一條AC通道，從而允許我們在反饋通道中進行DC短路和AC開路操作。務必提請注意的是，在進行AC分析前，SPICE必須開展DC閉環分析，以找到電路的工作點。另外，R2和R1以及CT為高通濾波器函數提供了一條AC通道，這樣，使得我們能將DC開路和AC短路一起并入輸入端。LT和CT按大數值等級選用，以確保其在各種相關的AC頻率時，電路短路和開路情況下的正常運行。

圖4：Aol測試示意圖：發射極跟隨器。

圖5：Aol測試結果：發射極跟隨器。

從TinaSPICE仿真測量得出的OPA177 Aol曲線如圖5所示。測量得出的單位增益帶寬為607.2kHz。

現在，我們必須測量如圖6所示的Zo(小信號AC開環輸出阻抗)。該Tina SPICE測試電路將測試空載OPA177的Zo。R2和R1以及LT為低通濾波器函數提供了一條AC通道，這樣，使得我們能將DC短路和AC開路一起并入反饋電路。DC工作點在輸出端顯示為接近零伏，這也就是說，OPA177沒有電流流入或流出。此時，通過運用1Apk AC電流生成器(我們能夠掃視10mHz至1MHz的AC頻率范圍)，Zo的測量工作就可以輕松完成。最后，得出測量結果Zo=Vout(如果將測量結果的單位從dB轉換為線性或對數，那么Vout也將為以歐姆為單位的Zo)。

從圖7中，我們可以看出，OPA177 Zo是雙極發射極跟隨器輸出級所獨有的特征，而且這種輸出級的Ro在OPA177單位增益帶寬之內，是控制輸出阻抗的專門組件。OPA177的Ro為60歐姆。

圖7：開環輸出阻抗：發射極跟隨器。

圖8：Zo外部模型：發射極跟隨器。

為了使1/β分析的情況包括在Zo與Riso、CL、CF以及RF之間相互作用的影響結果內，我們需將Zo從運算放大器的宏模型中分離出來，以便于弄清楚電路中所需的節點。這種構思如圖8所示。U1將提供了產品說明書中的Aol曲線，并從Riso、CL、CF以及RF的各種影響中得到緩沖。

圖9：具有雙通道反饋的RISO：發射極跟隨器Zo外部模型詳圖：發射極跟隨器。