ZHCACW6 july 2023 OPA2197-Q1 , OPA392

4 R_O、R_ISO 和容性负载驱动

输出阻抗也称为输出电阻，可以建模为放大器输出端的串联电阻器。

图 4-1 运算放大器输出电阻内部模型

负载电容 (C_LOAD) 与放大器的输出阻抗 (R_O) 相互作用，在放大器的 A_OL 曲线中产生一个额外的极点，如图 4-2 所示。此额外极点 (f_p2) 会使 A_OL 再降低 20dB/十倍频程，从而达到在 1/β 下总共 40dB/十倍频程的接近速率。接近速率 (ROC) 由 A_OL 和 1/β 曲线在两条曲线相交频率处的斜率差定义。稳定电路的接近速率大约为 20dB/十倍频程。

方程式 3.

f_{p 2} = \frac{1}{2 π ∙ R_{O} ∙ C_{L O A D}}

图 4-2 容性负载对放大器开环增益的影响

考虑到 A_OL 和 1/β 之间的接近速率，当 f_p2 的频率低于放大器带宽时，就会出现稳定性问题。对于具有相当带宽的放大器，具有较低开环输出阻抗的放大器能够驱动更大的容性负载，同时保持稳定性。

当电路中实现 R_ISO 时，隔离电阻与负载电容相互作用，在 A_OL 曲线中产生零点。此零点 (f_z1) 会导致 A_OL 曲线增加 20dB/十倍频程，从而抵消了 f_p2 的影响，并将接近速率恢复到 20dB/十倍频程。

方程式 4.

f_{z 1} = \frac{1}{2 π ∙ R_{I S O} ∙ C_{L O A D}}

图 4-3 带 R_ISO 和容性负载的运算放大器输出电阻

按照方程式 5 中的定义，R_ISO 还会导致极点频率从 f_p2 偏移到 f_p2*。

方程式 5.

f_{p 2} * = \frac{1}{2 π [R_{O} + R_{I S O}] C_{L O A D}}

图 4-4 R_ISO 对具有容性负载的放大器开环增益的影响

R_ISO 设计为尽可能小，同时保持闭环稳定性。较大的隔离电阻器会增加相位裕度，但会产生电压误差和增加稳定时间。如果负载具有电阻元件，R_ISO 会在放大器的输出和负载电阻之间创建一个电阻分压器，从而导致电压误差。如果负载电阻远大于 R_ISO，此电压误差可以忽略不计。图 4-5 显示了两个驱动阻性元件为 10kΩ，电容为 5nF 的复杂负载的放大器。由 20Ω 隔离电阻器引起的电压误差对于应用来说是可以容忍的，而由 200Ω 隔离电阻器产生的电压误差是不可接受的。对于直流应用，如果稳定放大器所需的 R_ISO 过大，可以使用双反馈方法。对于交流应用，请选择具有低输出阻抗的运算放大器，以更大限度地降低实现稳定所需的隔离电阻。

图 4-5 带电阻-容性负载的 R_ISO 分压器

4 RO、RISO 和容性负载驱动

4 R_O、R_ISO 和容性负载驱动