無需外部電阻的反相取樣保持放大器

許多應(yīng)用需要一個(gè)輸出與其輸入信號(hào)的取樣點(diǎn)反向的取樣電路。一個(gè)簡單的辦法，是將一個(gè)共同非反向取樣保持放大器和一個(gè)反相放大器串聯(lián)。典型的反相放大器是從兩個(gè)電阻得到電壓反饋的運(yùn)算放大器。這些電阻的值通常是相等的，它們應(yīng)該高得足以能減少總功率P=2V2/R的損耗，這些電阻值和輸出電壓的平方成正比。這些電阻的值也應(yīng)該盡可能低，以保持運(yùn)算放大器的帶寬。

　　任何與反饋電阻R2并聯(lián)的寄生電容（下面的等式中的C2）在逆變器的轉(zhuǎn)移功能里擔(dān)當(dāng)了一級(jí)。這一級(jí)導(dǎo)致了反相放大器附加的增益頻率擊穿特性，擊穿頻率的值為f2=(1/2p)×(1/R2C2)。要保持盡可能寬的帶寬，應(yīng)使f2>fT，其中fT為運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換頻率，換句話說，在這個(gè)頻率，運(yùn)算放大器的開環(huán)增益下降到1。

　　Analog Devices的雙運(yùn)算放大器AD8592擁有一個(gè)高品質(zhì)的斷路功能，允許使用不同的方法（參考文獻(xiàn)1）。圖1中的反向取樣保持電路沒有任何外部電阻。因此，在該電路的保持狀態(tài)下，沒有能量消耗在外部的無源器件上。所有的運(yùn)算放大器都起著電壓跟隨器的作用。在保持狀態(tài)，電壓跟隨器B1和A2啟用，這樣電容器C1的B引腳、和IC 2引腳1通過A2的輸出接地；輸入電壓VIN進(jìn)入C1的A引腳和 IC2引腳9。在收到取樣命令時(shí)，Q為高電平，此時(shí)C1的A引腳通過電壓跟隨器A1的輸出接地。這種情況使負(fù)電壓-VS出現(xiàn)在電壓跟隨器B2的輸入端，而該電壓在取樣命令開始時(shí)將電容器C2充電到-VS。電壓跟隨器A3作為一個(gè)阻抗轉(zhuǎn)換器。

　　AD8592的數(shù)據(jù)表并未明確規(guī)定電壓跟隨器輸出端的泄漏電流，但一般可視為低于10pA。因此電容器C1和C2可以有很小的值，另外，運(yùn)算放大器的高輸出電流250mA可以更進(jìn)一步給電容器C1和C2快速充電。

　　電壓跟隨器B3作為一個(gè)延遲線與一個(gè)AND門和一個(gè)NOR門一起產(chǎn)生兩個(gè)半互補(bǔ)的邏輯控制信號(hào)（圖２）。這兩個(gè)信號(hào)QS和QD在進(jìn)入到一個(gè)有效高電平（提供先斷后合運(yùn)行）前，一段很長的時(shí)間內(nèi)被保持在一個(gè)停止的低電平。輸入電壓在電容C1被QD高電平跟蹤，而該電壓的最后一個(gè)值在QD的高到低轉(zhuǎn)換時(shí)就是一個(gè)取樣。在QS低到高的轉(zhuǎn)換瞬間，取樣和一個(gè)負(fù)信號(hào)一起出現(xiàn)在電容器C2和后來的輸出端。