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可穩定振盪器的緩衝器

2012年12月01日  | Maxwell Strange

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Maxwell Strange, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD

將一個CMOS緩衝器加進到傳統的運算放大振盪器(op-amp oscillator),可大幅改善其性能,同時還可以保留其低成本與低功耗的特性。

圖1a 中頻率漂移的主要來源是運算放大器輸出飽合電壓的非對稱性及變化性。這些效應會產生輸出振幅的變動,而當經由R 1 及 R 2 饋送至輸入端時,這會產生開關閾值(switching-threshold)的改變。供應電壓、溫度、負載及運算放大器的選擇也會對這些飽合電壓產生影響。工程師可以利用參考二極體來對運算放大器的輸出進行鉗位,但這種二極體不但昂貴,且耗電。

圖 1
圖1將一個CMOS緩衝器加進到傳統的運算放大振盪器(op-amp oscillator)(a),可大幅改善其性能,但卻不會增加其成本與功耗(b)。


圖1b 中的電路克服了這些問題,同時也帶來了其他的效益。閘A及閘B 可產生一軌至軌的電壓擺動,以饋送回該電路的輸入端,從而省下該運算放大器的飽合電壓降。如果工程師選了合適的運算放大器,則只有電路的被動元件會影響到其頻率的穩定性。在很寬的電壓範圍內,該電路的對稱性是接近完美的。此外,該緩衝器輸出的變遷(transition)要比有旋轉率限制的(slew-rate-limited)變遷快很多,從而讓工程師可以採用微功率的運算放大器。

該電路的輸出頻率如下:

 2012_DI5_equ



(編輯註:本文最初發表在1991年2月4日發行的EDN雜誌上)




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