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從一個跟隨器的奇怪現(xiàn)象深入分析下去……

從一個跟隨器的奇怪現(xiàn)象深入分析下去……

作者:佚名來源:不詳錄入:Admin 更新時間：2008-7-26 20:19:29 點擊數(shù)：2

【字體：

】

設(shè)計一個儀表，需要輸出隔離4-20mA電流，因此用單片機產(chǎn)生PWM，然后經(jīng)過光藕來實現(xiàn)隔離目的。隔離后的PWM經(jīng)過RC低通濾波可以濾出直流分量。
在PWM和RC低通之間有一個跟隨器，用于提供RC濾波所需要的較低的輸出阻抗。

問題就出在這個跟隨器上。

電路如圖，極其簡單，358運放做一個跟隨器，輸入是占空比20%~80%的PWM方波，頻率260Hz，幅度0/2.5V
358電源電壓24V（358可以單電源工作）

然而問題出現(xiàn)的也是極其古怪：

當(dāng)占空比<50%的時候，跟隨器工作正常，輸入輸出波形完全吻合(左圖)
當(dāng)占空比>50%的時候，波形變成下面的奇怪的樣子（右圖）

圖2

在輸入為0的時候，輸出并不能跟隨輸入也為0，而是大約0.6~0.7V的一個恒定電壓，而且，如果占空比繼續(xù)增大，這個電業(yè)也會隨之增大
但占空比<50%的時候，這個電壓突然消失，輸出又能很好的跟隨輸入了（如圖2左圖）

百思不得其解。
358的特點是可以單電源工作，我經(jīng)常用358做跟隨器，一直都沒有出現(xiàn)過任何問題，10K的頻率也能跟上，況且這個電路是低頻小信號，輸出負載22K，只有微安級。
檢查電路，換片子，故障依舊。

郁悶了一下午，直到后來仔細分析了358的內(nèi)部電路，才茅塞頓開……

這個跟隨器和以前用358做的跟隨器最大的區(qū)別點在于：因為電容的電壓不能突變，在PWM輸出0的時候，運放的輸出端要“倒灌”進電流。

這是358運放內(nèi)部的輸出級電路；
在雙電源供電情況下，推挽級的Q13用于負半周電壓的輸出以及灌電流的吸收。
在單電源條件下，這個管子的CE將無法導(dǎo)通。這并不影響正常的電壓輸出。但如果存在電流倒灌，情況就另當(dāng)別論了：
當(dāng)灌電流較小，途中的50uA恒流源可以將其吸收，如圖中紅色A線
當(dāng)灌電流較大，大于50微安，恒流源無法完全吸收，剩余的電流經(jīng)過Q13
的e->b,再經(jīng)過Q12泄放，（圖中藍色B線）這樣輸出腳電壓相當(dāng)于1個PN結(jié)壓降加上CE飽和電壓。因為電流較小，所以大約0。6V左右。

再看RC濾波器，
當(dāng)占空比<50%的時候，C上的電壓小于1。2V，經(jīng)過22K的電阻，到灌電流小于50uA。因此橫流源可以完全吸收，輸出約等于0
當(dāng)占空比>50%的時候，C上的電壓大于1。2V，經(jīng)過22K的電阻，倒灌電流大于50uA。恒流源無法完全吸收，輸出約等于壓降0.6V

所以，很容易得到解決辦法是358輸出端對地接一個360歐姆電阻，一切都正常了

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