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运放并联问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

有几个问题很是疑惑:

1、为了得到较大的驱动电流,会尝试把两个或者几个运放进行并联输出,理论上可以得到几个输出电流的和,扩大驱动能力。但是,在运放并联的时候,需要考虑哪些因素呢?

不同型号的运放是否可以并联呢?运放并联的时候可以直接把输入相连接,输出相连接么?

2、再者,即使是同型号运放,外围参数设置也一样,但是不可能做到工作状态一模一样,并联的时候是否要求两端输出的电压与电流都相同呢?

我用THS3091做并联放大,相同的电路,可是实际的放大倍数还是不能做到一样,可以并联工作么?

你的TINA模型不完善,没有考虑幅度和相位的mismatch。如果想并联使用,建议先评估mismatch造成的影响,看看是否可以接受。

其中幅度的mismatch可按照下图所示,改变其中一个闭环运放的反馈电阻,用来模拟幅度的mismatch;相位的mismatch可以通过设置输出源的初始相位来得到,比如其中一个源初始相位是0°,另一个是0.5°。

TINA在两个输入源时候不允许仿真  会报错的

我仿的是瞬态,没有报错啊。你试试看,仿完瞬态做个fft,看看谐波失真和DC offset成分有多大。

因为不允许两个输入端,所以我用如下电路仿真。把第二路的Rg改为30欧姆,结果并联得到的依然不是正弦波,有没有其他办法,使得并联输出效果改善呢?

帮你搭了一个电路,你可以拿去试试。注意选择窗口上方的分析->瞬时现象->输入仿真时间。

用瞬时分析的结果,显然并联效果较差,怎么改进啊

你好!

不推荐使用上述电路形式,有两种方案可以选择,一种见下图,可以采用下面的形式,R3流过的电流是I,R2和R1流过的电流分别为I/2。这个电路结构简单,且很容易调整其输出电流,两个运放的输出电压都等于输入电压。

另外推荐使用三极管来放大输出电流。

三极管增大电流可以参照下图:

不过这个因为与其β值有关,故存在一定的误差。

可以提供电路图的TINA文件见附件

您好   请问电阻取值怎么来的  ?可以减小么?什么样的阻值效果最好呢

你好,这个电阻与你所要的电流值是有直接的计算关系的,即Iout=Vin/(R1//R2+R3), 而R1和R2两端的电流值是R3上的电流值的1/2。上面的电路结构的话,并不存在这阻抗匹配的问题,只要运放满足虚短虚断的话,就可以满足电压要求了,进而就可通过运算满足其计算。当然可能频率过高的时候,其输出电压可能会有影响,建议先测试一下。

其实在这个电路中增加电流的途径还是通过电压的跟随来完成的,完全可以不用电流反馈放大器。

但是这种情况下系统的传输函数是1/[1+R1*R2/(R3*R1+R3*R2)],就是说,没有增益的。从楼主的应用来看,他是想要一部分增益的,是否需要把源级跟随器改成同相或反向放大器?

如果采用三极管驱动输出负载,建议

1. 在三极管选型时注意一下工作频率。如果你想要的信号频率比较高,则需要注意选择的三极管是否能跑在这么高的频率上。

2. 三极管的输入电容和电阻对运放构成负载,需评估运放是否足以驱动这样的负载。

3. 整个电路闭环后是否稳定,相位裕度有多少。

想问一下,你的输入信号幅度,频率各是多少?信号源的内阻?输出端要驱动的负载有多大?需要输出多大的电流?可能除了3091,还有其他更适合你的芯片。

输入信号为10V有效值,频率在0HZ~10MHZ,信号源的内阻的话不好估计,是经过前级放大把10mV小信号放大到10V,理想运放的话,输出阻抗比较小,不知道是否可以按50欧姆来算。然后用3091相当于功率放大,需要带50欧姆负载,我感觉输出电流要留有大的余度,想用两个3091达到500mV左右,

您看这样能行么

我做了一个仿真,交流分析的结果有点迷糊了,您可以帮我解释一下么?

是的,我想在源级放大五倍,在进行扩流 ,看看我这样搭建行不行?谢谢

这种高速运放,仿真结果能再200MHz以内精准已经很不错了,即使能仿到1GHz,基本上,200M以上的都不可信。对第一种双运放模型,没看到你在输出端挂50 Ohm的负载。对第二种模型,怀疑是三极管的直流工作点错了。

你先评估一下现有的电路,我再帮你找一找,看看有没有更合适的。你的需求是输入信号10Vpp,0~10MHz,需要在输出端驱动50 Ohm负载,且驱动电流最大为500mA,即输出端电压为+/-12.5V或25Vpp,可以这样理解吗?

10V是有效值,驱动50欧姆负载的

还是有个疑问。我的输出电压为10V有效值,要驱动50欧姆负载。

我把R3当成负载即50欧姆,计算Iout=10/[R1//R2+50]<200mA,但是要驱动50的负载,电流至少是200mA,所以难以取到R1,R2的合适值,这样理解对么?

建议使用THS6012,附件里是TINA文件。建议先估计一下负载端的输入/寄生电容,并添加到TINA模型的输出端。如果这个电容较大,则加大R1和R2的阻值,但是保持两者比值不变。虽然6012是双通道的,放在你的应用里只能用一个通道,但是价钱便宜,官网报价一颗才3.7$。你现在评估的3091,一个就要3.35$,一个应用里用两个,要6.7$。显然还是6012便宜一些。

你好。对于10MHz带宽的话,不建议使用三极管来完成,这里面会有很多不可控的因素。

其次的话,你上面仿真的电路存在着一点点问题,即R2的两端一端接R3,另一端应该接运放的输出,而不是接在VF1上。

“我把R3当成负载即50欧姆,计算Iout=10/[R1//R2+50]<200mA,但是要驱动50的负载,电流至少是200mA,所以难以取到R1,R2的合适值,这样理解对么?”

你的理解是对的,但是你的10V是VF,即按照你的想法,应该是负载(50Ω)的电压是10V,而实际上运放的输出电压应该为200mA*(R1//R2)+10V,故在这个应用中,应该要求其运放输出电压大于10V。

例如:运放的输出电压为12V,那么只要我们满足R1//R2=10欧姆即可。

对于三极管放大电路,如下图所示:

上图为VF1/VF2,即为增益相位曲线,由图可知,当f>1M之后,三极管的特性就已经发生了改变。另外RL已经表示了负载。

建议在评估3091级联的同时,评估一下6012,成本低一些,而且输出电流比3091大。

运放做电压放大时;不能并联!戴维南定律已就此在理论上做了注释。

如果你想扩大输出能力;建议用大电流运放或三极管/MOSFET射极输出。图腾柱只要是闭环内;就不会有明显的波形失真。

原BB出品了很多大电流等特种运放;建议到www.ti.com上查找。

Wen Jing,

之前有人这样用过,并联运放做大电流驱动。不过那个应用是用在低频,无增益,精度也不高,不像他这个应用,要跑到10MHz的带宽。当然一颗运放能搞定的事情,肯定是用一颗搞定,免得在这种宽带应用里被莫名的寄生/mismatch/非线性干扰:)

不好意思我来挖个坟。。。因为最近也要做类似的项目,正在为这个问题困惑。

我看了下THS6012和THS3091的数据手册,理论上输出10V有效值,最大输出电流只需要10*1.414/50=280mA  左右,上述两个片子应该是都够用的,但是他们的输出电压的幅值在50欧姆负载的时候都达不到14V (THS6012手册第7页图4, THS3091第12页图25),因此我觉得限制其输出的不是电压而是电流啊,请问这个问题怎么解决?

谢谢

而且TINA的仿真我感觉有问题,我选的片子是THS3121,同样根据数据手册,50欧姆负载的时候输出峰峰值在26V左右,而TINA仿真结果却可以达到28V。但实际操作结果和仿真相似,都是26V。

3121输出可以达到26V吗?请问在数据手册哪里看到的?我没有找到

尽可能的匹配,包含热匹配,然后输出使用均流电阻并联即可,还是挺简单的

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