Verwendung eines Operationsverstärkers als Puffer

Arbeiten an einem Projekt, bei dem wir ein paar OP470 Quad-Op-Verstärker verwenden. Es gibt 2 unbenutzte Operationsverstärker, und ich muss ein Signal von einem Sensor puffern (dies entspricht dem Datenblatt des Sensors). Ich möchte einen der zusätzlichen Operationsverstärker verwenden. Ich weiß, dass Sie theoretisch ein Signal mit der negativen Rückkopplung des Operationsverstärkers wie folgt puffern können:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Ich erinnere mich jedoch auch vage an die Gefahren von Selbstoszillation und Stabilität des Operationsverstärkers. Das OP470 ist ein stabiler Einheitsverstärker. Hier ist das Datenblatt:

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/OP470.pdf

Meine Frage ist, ist es sicher, einen Operationsverstärker in dieser Konfiguration als Puffer zu verwenden, ohne sich um Selbstoszillation sorgen zu müssen? Muss ich noch etwas berücksichtigen?

Wenn das Datenblatt besagt, dass die Einheitsverstärkung stabil ist, dann ja. Unity Gain Stable bedeutet genau, dass der Operationsverstärker bei der von Ihnen beschriebenen Verwendung stabil ist.

Stellen Sie sicher, dass der Feedback-Pfad kurz ist. Wenn Sie es lang machen, wird seine Induktivität erhöht, und möglicherweise passieren seltsame Dinge. In diesem Punkt muss man nicht extrem paranoid sein. Gehen Sie einfach nicht 10 Zoll um das Brett herum und Sie sollten in Ordnung sein.

Die Verwendung des OP470 als Verstärker oder Puffer mit Einheitsverstärkung ist keine schlechte Wahl. Was wichtig ist, ist der Phasenrand, an dem die Verstärkung der offenen Schleife 0 dB überschreitet. Es ist durchaus üblich, dass Opamps bei ihrer Übergangsfrequenz mit offener Schleife einen Phasenabstand von 45 Grad haben, was zu einem Überschwingen von 1,3-fachem Vin und anschließendem Nachschwingen führen würde. Dies ist beim OP470 nicht der Fall. Wenn Sie sich TPC (Typical Performance Characteristics) 16 im Datenblatt (Seite 7) ansehen, werden Sie feststellen, dass der Phasenabstand bei der Frequenzweiche 58 Grad beträgt. Für eine optimale Impulsantwort würden Sie einen Phasenabstand von 60 Grad wünschen, also sind 58 Grad ziemlich gut.

Die Kleinsignal-Impulsantwort des OP470 als Einheitsverstärkungspuffer ist in TPC 27 des Datenblattes dargestellt. Sie werden dort sehen, dass die Impulsantwort kaum ein Überschwingen und kein Klingeln aufweist.

Mögliche Bedenken:

• Ausgabe laden. Sie zeigen nicht, wie hoch die Last für den Puffer ist, aber kapazitive Lasten können die Phasenreserve beeinträchtigen und ein schlechtes Ansprechverhalten verursachen. Die Ausgangsimpedanz des OP470 steigt mit Annäherung an die Frequenzweiche stark an, sodass bei kapazitiven Lasten über 100 oder 200 pF eine Verschlechterung der Phasenreserve zu erwarten ist. Das Datenblatt enthält einen Abschnitt (Seite 12), in dem kapazitive Lasten mit bis zu 1000 pF angesteuert werden.

• Rückkopplungswiderstand vom Ausgang zum negativen Eingang. Wie Phil Frost sagt, sollten Sie den Feedback-Pfad relativ kurz halten. Manchmal wird jedoch zu Test- oder Wartungszwecken ein Rückkopplungswiderstand verwendet. Wenn Sie dies tun, sollten Sie den Widerstand nahe an den negativen Eingang legen und den Wert für eine optimale Reaktion unter 500 Ohm und über 100 Ohm halten. Das Datenblatt behandelt dies im Abschnitt über Puffer mit Einheitsverstärkung (Seite 12).

• OP470 ist BJT-Technologie, daher kein Rail-to-Rail-Betrieb. Sie müssen sicherstellen, dass die Eingangsspannungen nicht näher als ungefähr 4 Volt an die Vorspannungsschienen heranreichen, und Sie müssen in Ordnung sein, dass die Ausgangsspannung nicht näher als ungefähr 3 Volt an die Schienen heranreicht. Nur Sie kennen Ihr System gut genug, um zu sagen, ob dies von Bedeutung ist.

Der Ausgang dieses Operationsverstärkers treibt wahrscheinlich eine kapazitive Last an. Ich bin auf ein ähnliches Problem mit einem Operationsverstärker mit hoher Anstiegsrate gestoßen. Die im Datenblatt beschriebene Lösung besteht darin, nach der Gegenkopplung einen Widerstand von ca. 47 Ohm anzulegen. Diese Lösung löste sofort meine Schwingungen.

Das Zitat:

Die LT1632 / LT1633 sind Breitbandverstärker, die kapazitive Lasten mit bis zu 200 pF an ± 15 V-Versorgungen in einer Konfiguration mit einheitlicher Verstärkung betreiben können. Bei einer 3-V-Versorgung sollte die kapazitive Last auf weniger als 100 pF gehalten werden. Wenn größere kapazitive Lasten angesteuert werden müssen, sollte ein Widerstand von 20 Ω bis 50 Ω zwischen dem Ausgang und der kapazitiven Last angeschlossen werden. Die Rückmeldung sollte weiterhin vom Ausgang genommen werden, damit der Widerstand die kapazitive Last isoliert, um die Stabilität zu gewährleisten.