从一个跟随器的奇怪现象深入分析下去……

liyf

从一个跟随器的奇怪现象深入分析下去……

设计一个仪表，需要输出隔离4-20mA电流，因此用单片机产生PWM，然后经过光藕来实现隔离目的。隔离后的PWM经过RC低通滤波可以滤出直流分量。
在PWM和RC低通之间有一个跟随器，用于提供RC滤波所需要的较低的输出阻抗。

问题就出在这个跟随器上。

电路如图，极其简单，358运放做一个跟随器，输入是占空比20%~80%的PWM方波，频率260Hz，幅度0/2.5V
358电源电压24V（358可以单电源工作）  



然而问题出现的也是极其古怪：

当占空比<50%的时候，跟随器工作正常，输入输出波形完全吻合(左图)
当占空比>50%的时候，波形变成下面的奇怪的样子  （右图）


图2


在输入为0的时候，输出并不能跟随输入也为0，而是大约0.6~0.7V的一个恒定电压，而且，如果占空比继续增大，这个电业也会随之增大
但占空比<50%的时候，这个电压突然消失，输出又能很好的跟随输入了（如图2左图）

百思不得其解。
358的特点是可以单电源工作，我经常用358做跟随器，一直都没有出现过任何问题，10K的频率也能跟上，况且这个电路是低频小信号，输出负载22K，只有微安级。
检查电路，换片子，故障依旧。

郁闷了一下午，直到后来仔细分析了358的内部电路，才茅塞顿开……

这个跟随器和以前用358做的跟随器最大的区别点在于：因为电容的电压不能突变，在PWM输出0的时候，运放的输出端要“倒灌”进电流。

这是358运放内部的输出级电路；
在双电源供电情况下，推挽级的Q13用于负半周电压的输出以及灌电流的吸收。
在单电源条件下，这个管子的CE将无法导通。这并不影响正常的电压输出。但如果存在电流倒灌，情况就另当别论了：
当灌电流较小，途中的50uA恒流源可以将其吸收，如图中红色A线
当灌电流较大，大于50微安，恒流源无法完全吸收，剩余的电流经过Q13
的e->b,再经过Q12泄放，（图中蓝色B线）这样输出脚电压相当于1个PN结压降加上CE饱和电压。因为电流较小，所以大约0。6V左右。

再看RC滤波器，
当占空比<50%的时候，C上的电压小于1。2V，经过22K的电阻，到灌电流小于50uA。因此横流源可以完全吸收，输出约等于0
当占空比>50%的时候，C上的电压大于1。2V，经过22K的电阻，倒灌电流大于50uA。恒流源无法完全吸收，输出约等于压降0.6V


所以，很容易得到解决办法是358输出端对地接一个360欧姆电阻，一切都正常了

李小路

谢谢分享！