Menggunakan op amp sebagai buffer

Bekerja pada sebuah proyek di mana kami menggunakan beberapa amp OP470 Quad Op. Ada 2 op amp yang tidak digunakan, dan saya perlu buffer sinyal yang berasal dari sensor (ini sesuai dengan lembar data sensor). Saya ingin menggunakan salah satu op-amp tambahan. Saya tahu bahwa secara teoritis Anda dapat buffer sinyal menggunakan umpan balik negatif dari op amp seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Namun, saya juga samar-samar mengingat sesuatu tentang bahaya osilasi diri dan stabilitas op amp. OP470 adalah unity gain stable. Inilah datasheet:

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

Pertanyaan saya adalah, apakah aman untuk menggunakan op amp dalam konfigurasi ini sebagai buffer tanpa khawatir tentang osilasi diri? Apakah ada hal lain yang perlu saya pertimbangkan?

operational-amplifier signal buffer

— Skaevola
sumber

jangan menerima jawaban terlalu cepat, biarkan orang lain juga membagikan jawaban mereka kepada Anda. Tidak mengatakan bahwa jawaban yang diterima itu buruk. Tetapi mungkin ada solusi alternatif yang lebih baik dari itu. Tunggu sebentar.

— Standard Sandun

(1) Jangan lupa membutuhkan catu daya (2) apakah sinyal dari sensor Anda cocok dengan baik dalam rel daya buffer (3) seberapa jauh Anda ingin mengirim output buffered (4) apa yang Anda kirim itu ke (5) Apakah perlu ada offset input sinyal atau mendapatkan koreksi (6) berapa lama koneksi input feed (7) bandwidth apa sinyal yang Anda masukkan (8) harus disaring agar sesuai dengan apa yang mungkin hilir ?

— Andy alias

Jawaban:

Jika datasheet mengatakan bahwa unity gain stable, maka ya. Unity gain stable berarti tepat bahwa op-amp akan stabil ketika digunakan seperti yang Anda gambarkan.

Pastikan jalur umpan baliknya pendek. Jika Anda membuatnya panjang, maka induktansi meningkat, dan mungkin hal-hal aneh akan terjadi. Tidak perlu menjadi sangat paranoid pada titik ini; hanya saja jangan pergi routing 10 inci di sekitar papan dan Anda harus baik-baik saja.

— Phil Frost
sumber

Biasanya pin input output dan negatif berdekatan, sehingga menjaga koneksi umpan balik ini pendek mudah. Ini adalah salah satu hal untuk rute pertama sebagai prioritas tinggi. Juga, jangan lupa topi pintas. Tanpa satu amp dapat melakukan hal-hal aneh.

— Olin Lathrop

"the bypass cap" adalah penyebutan pertama dari kapasitor di pos ini. Saya berasumsi maksud Anda tentang catu daya untuk op-amp?

— NickHalden

@NickHalden A bypass cap juga dikenal sebagai kapasitor decoupling catu daya. Lihat Apa yang dimaksud dengan kapasitor decoupling dan bagaimana saya tahu jika saya membutuhkannya?

— Phil Frost

@ Pil Frost: Haruskah ada filter Low Pass pada input positif op amp?

— Dor

@ Hanya jika Anda menginginkannya karena alasan lain. Ini tidak diperlukan untuk operasi yang stabil.

— Phil Frost

Menggunakan OP470 untuk amplifier gain atau buffer bukan pilihan yang buruk. Yang penting adalah margin fase di mana gain loop terbuka melintasi 0dB. Sangat umum bagi opamps untuk memiliki 45 derajat fasa pada frekuensi crossover loop terbuka, yang akan menghasilkan overshoot 1,3 kali Vin diikuti dengan dering. Itu tidak terjadi dengan OP470, jika Anda melihat TPC (Typical Performance Characteristics) 16 dalam datasheet (halaman 7), Anda akan melihat bahwa fasa margin pada crossover adalah 58 derajat. Sekarang, respons pulsa optimal Anda menginginkan fasa tepi 60 derajat, jadi 58 derajat cukup bagus.

Respons pulsa sinyal kecil dari OP470 sebagai buffer gain satu ditampilkan di TPC 27 pada lembar data. Anda akan melihat di sana bahwa respons pulsa hampir tidak memiliki overshoot dan tidak ada dering.

Kekhawatiran yang mungkin terjadi:

Pemuatan output. Anda tidak menunjukkan apa beban untuk buffer itu, tetapi beban kapasitif dapat menurunkan fasa dan menyebabkan respons yang buruk. Impedansi keluaran OP470 meningkat tajam saat mendekati crossover, sehingga muatan kapasitif lebih dari 100 atau 200 pF akan diperkirakan menurunkan margin fasa. Ada bagian dari lembar data (halaman 12) yang membahas tentang menggerakkan muatan kapasitif hingga 1000pF.
Umpan balik resistor dari output ke input negatif. Seperti yang dikatakan Phil Frost, Anda ingin menjaga jalur umpan balik relatif singkat. Namun, terkadang untuk pengujian atau kemudahan servis, sebuah resistor umpan balik akan digunakan. Jika Anda melakukan ini, Anda harus meletakkan resistor dekat dengan input negatif, dan Anda ingin menjaga nilai kurang dari 500 Ohm dan lebih besar dari 100 Ohm untuk respons terbaik. Datasheet membahas hal ini di bagian tentang penyatuan gain (halaman 12).
OP470 adalah teknologi BJT, jadi tidak ada operasi kereta ke kereta. Anda perlu memastikan voltase input tidak lebih dekat ke rel bias daripada sekitar 4 volt, dan Anda harus baik-baik saja dengan tegangan output yang tidak lebih dekat ke rel daripada sekitar 3 volt. Hanya Anda yang tahu sistem Anda cukup baik untuk mengatakan jika ini penting.

— gsills
sumber

Output dari op amp itu mungkin menggerakkan beban kapasitif. Saya mengalami masalah serupa dengan op amp laju perubahan tegangan tinggi. Solusi yang dijelaskan dalam datasheet adalah dengan meletakkan resistor sekitar 47 ohm setelah umpan balik negatif. Solusi ini segera memecahkan osilasi saya.

Kutipan:

LT1632 / LT1633 adalah amplifier pita lebar yang dapat menggerakkan muatan kapasitif hingga 200pF pada pasokan ± 15V dalam konfigurasi gain-gain. Pada pasokan 3V, beban kapasitif harus dijaga agar tetap di bawah 100pF. Ketika ada kebutuhan untuk menggerakkan muatan kapasitif yang lebih besar, resistor 20Ω hingga 50Ω harus dihubungkan antara output dan beban kapasitif. Umpan balik masih harus diambil dari output sehingga resistor mengisolasi beban kapasitif untuk memastikan stabilitas.

— doug65536
sumber