Увеличение выходного тока операционного усилителя

Удвоение выходного тока в нагрузке с помощью сдвоенного операционного усилителя

Doubling the Output Current to a Load with a Dual Op Amp

Application Note May 25, 2005 AN1111.1

http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an11/an1111.pdf

Стандартный постоянный выходной ток для высокоскоростных операционных усилителей, таких как EL8201, обычно около 65 мА. Когда требуется больше, следующие доступные варианты предоставляют значение около 200 мА, но со значительным увеличением стоимости и тока покоя. В таких случаях для выдачи необходимого выходного тока может быть дешевле сконфигурировать сдвоенный операционный усилитель.

Описание схемы

Общее решение показано на Рисунке 1. Общее усиление равно 1 + (R2/R1), а выходной ток равен I1 + I2. Оно применимо только на низких частотах, таких, как звуковые, где внутренняя задержка операционного усилителя пренебрежимо мала по отношению к длине волны входного сигнала. На высоких частотах выход A1 будет нести значительно большую нагрузку, чем A2, и удвоение тока на выходе никогда достигнуто не будет.

Рисунок 1.

При высоких частотах более предпочтительна схема, показанная на Рисунке 2. Здесь два операционных усилителя работают параллельно. Так как сдвоенность гарантирует одинаковую задержку для каждого усилителя, на выходе борьба будет отсутствовать и в нагрузку пойдёт удвоенный ток. Общее усиление также равно 1 + (R2/R1).

Рисунок 2.

Резисторы Rbm1 и Rbm2 являются резисторами согласования нагрузки. При работе на линию передачи Rbm1 и Rbm2 должны быть равны удвоенному характеристическому импедансу линии для её корректного подключения, так как они работают параллельно. Если точное соответствие нагрузке не требуется, то Rbm1 и Rbm2 просто изолируют выходы A1 и A2, ограничивая ток от любых смещений на выходе. Например, если между выходами двух операционных усилителей напряжение смещения было бы 10 мВ, то Rbm1 = Rbm2 = 5 Ом ограничили бы ток смещения значением 1 мА, в тоже время допуская максимальный размах выходного напряжения.

Заключение

Был представлен дешёвый вариант увеличения эффективного выходного тока, выдаваемого операционным усилителем. Удвоение выходного тока достигнуто с минимальным усложнением.

Дополнение

На Рисунке 1 резисторы Rbm1 и Rbm2 могут иметь разный номинал и подбираться для достижения наилучших параметров.

При параллельном включении все остальные некоррелирующие параметры улучшаются (шум, входное напряжение смещения, его дрейф, уровень подавления синфазного сигнала и т.д.)

Суммарный шум:

Vsumm noise = VN1 / √N

по похожей формуле расчитываются и все остальные некоррелирующие параметры.

Собранная по Рисунку 2 схема на NE5532 при отключенном источнике сигнала самовозбуждалась на частоте ок. 57 кГц. При подключенном источнике сигнала микросхема сильно грелась, на одном выходе было ок. +200 мВ, на другом ок. -200 мВ. Проблема решилась после переключения R2 на выход микросхемы.

Другие решения

Параллельное включение ОУ с внутренней компенсацией

Недостатки схемы:

•Необходимость установить необходимый коэффициент усиления для каждого ОУ индивидуально

•Обязательно наличие выходных резисторов для уравнивания выходных токов

•Суммарное напряжение смещения может быть ограничением при работе с высоким коэффициентом усиления

Параллельное включение ОУ с внешней компенсацией

Достоинства:

•Минимальное количество внешних компонентов

•Нет необходимости в выходных уравнивающих резисторах, так как они всё равно бы не повлияли на напряжение смещения. Достаточно внутренних

Смотрите также

Op Amp Applications Handbook, Section 6, Signal Amplifiers

http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/39-05/op_amp_applications_handbook.html

Усилитель мощности на 32-х NE5532

http://www.elektor.com/magazines/2010/october/the-5532-opamplifier-part-1.1529745.lynkx