在進行通道多路復用時 ,很多工程師的放大器可能會出現(xiàn)工作異常。究竟是什么導致的呢?
在一些應用中,工程師可能忘記了放大器輸入與具有超快速瞬變的設備相連。例如,由圖1所示的電壓跟隨器(或儀器儀表放大器)對多路復用器進行緩沖。輸入信號是靜態(tài)的,并且由RC網(wǎng)絡進行濾波,從而降低了噪聲帶寬或RF干擾。放大器必須足夠快以便在轉(zhuǎn)換之間建立,所以選擇時必須考慮壓擺率和帶寬。然而,在實驗室中,結(jié)果卻并不如預期: 放大器輸出移動緩慢,并且波形不正常,有建立長尾現(xiàn)象。建立時間遠不及規(guī)格。問題可能在哪里?
圖1 具有多路輸入的電壓跟隨器
許多事情可能出錯,但根本問題是通道轉(zhuǎn)換時放大器輸入過載。如果輸出的移動速度不及輸入(或者至少在輸入移動前其沒有移動),那么兩個輸入間會出現(xiàn)較大的差分電壓。 這種狀況可能使輸入晶體管飽和、增加輸入偏置電流、正偏內(nèi)部保護二極管,或者造成其它意想不到的影響。 這種通道切換的實際反應取決于輸入拓撲結(jié)構、工藝技術和內(nèi)部保護電路,并且還取決于瞬變速度和相鄰通道間的電壓差異。 除了放大器對過載狀況有所反應外,增加的輸入偏置電流(即使它僅在多路復用器和運算放大器間的寄生電容中流動)還會對多路復用器輸入端的電容充電或放電。這種干擾改變了原電平,只能通過連接在干擾源與電容之間的電阻來恢復。如果濾波器的時間常數(shù)很大,那么放大器的輸出端就會出現(xiàn)較長的建立長尾現(xiàn)象。
根據(jù)問題的來源,可以做幾件事來補救解決。在這種情況下,低成本解決方案就是在與快速源(多路復用器)相連的各輸入端添加串聯(lián)電阻。 這有助于在瞬變過程中通過增加源的阻抗來避免使輸入飽和。 在DAC輸出中,或者如果放大器用于調(diào)理來自微處理器或FPGA的方波,則簡單的RC有助于降低邊沿速度,從而使放大器正常運行。 具體情況需要具體分析以確定最佳解決方案,但是請關注瞬變條件。并且記住,遠離麻煩的最好方法就是減速!