如何实现高频（1MHZ）方波的电压跟随器

menghel88

如何实现高频（1MHZ）方波的电压跟随器 [复制链接]

 

应用环境：我想用STM32（单片机）采集一个阻抗是10M欧频率是1MHZ的方波，但是STM32自带AD的输入阻抗太小，大概只有几十K，所以必须要在中间添加调理电路。

目前想法：其实最简单的方法就是在中间用一个高性能运放做一个电压跟随器，做一个缓冲级，我用了LF357等几个高性能运放（输入阻抗在1G欧，带宽2Mhz以上，电压变化速率在5V/us），按原理说应该完全符合我的要求，但是实际的电压跟随效果却很差，根本没有还原波形。


问题：想请站内大神指点一下，对于我这个应用环境有没有其他的方案解决问题（不接受外部AD，实验环境导致，不解释），或者我目前的电压跟随器无法实现理想效果的原因

maychang

方波含丰富的高次谐波。要想无失真地传输1MHz方波，放大器(你的电压跟随器)必须能够传输至少几十倍于1MHz的信号，也就是说，你采用的运放单位增益带宽至少要达到几十MHz。
现在你使用的运放，单位增益带宽仅2MHz，远远不够。

PowerAnts

针对方波的电压跟随器，压摆率是首要条件，满足带宽的不一定满足。另外1MHz的信号源内阻10M, 这里最要命的地方，是运放的输入电容，一般有几pF，其与10M内阻的-3DB截止频率大约在几KHz

menghel88

maychang 发表于 2018-3-8 10:41
方波含丰富的高次谐波。要想无失真地传输1MHz方波，放大器(你的电压跟随器)必须能够传输至少几十倍于1MHz的 ...

原来是这样！！谢谢您！能否再麻烦您一个问题，我在论坛里其他的帖子上看到了电压跟随器各部分阻抗要实现阻抗匹配的问题，我的电路图如下所示，其中的电阻值哪部分需要更改，原因是什么？新手比较菜，看课本只知道跟着现成的电路图选参数，不知道参数的原因，望您指点一二

maychang

menghel88 发表于 2018-3-8 10:54
原来是这样！！谢谢您！能否再麻烦您一个问题，我在论坛里其他的帖子上看到了电压跟随器各部分阻抗要实现 ...

这个电路，已经不是电压跟随器了。此电路是电压增益为2倍的同相放大器，而电压跟随器是指电压增益为1。
如果需要电压跟随器，将R1和R2去掉(R1开路，R2短路)。

menghel88

maychang 发表于 2018-3-8 11:07
这个电路，已经不是电压跟随器了。此电路是电压增益为2倍的同相放大器，而电压跟随器是指电压增益为1。
...

因为我想放大一下，所以就这样设计的，应该不影响跟随效果吧？好像当增益达到两倍的时候，带宽会下降两倍？

maychang

menghel88 发表于 2018-3-8 11:14
因为我想放大一下，所以就这样设计的，应该不影响跟随效果吧？好像当增益达到两倍的时候，带宽会下降两倍 ...

“好像当增益达到两倍的时候，带宽会下降两倍？”
我没有查CA3130的手册，不过多数运放是遵循这个规律的。

menghel88

maychang 发表于 2018-3-8 11:23
“好像当增益达到两倍的时候，带宽会下降两倍？”
我没有查CA3130的手册，不过多数运放是遵循这个规律的 ...

明白了！谢谢您！

star_66666

学习

S3S4S5S6

为什么不用高速缓冲器，诸如BUF634，BUF602等，而选用运放跟随来做，方波的跟随想要最大限度的还原方波，运放带宽至少要10倍信号频率，运放有两种一种是轨至轨的，就是输入为零，输出也可以为零，另一种是输入为零，输出不为零，对于后者这种类型的运放，可以直接用缓冲器，但是对于轨到轨的要求，大多数缓冲器不能实现

captzs

用逻辑电路如何？

menghel88

S3S4S5S6 发表于 2018-3-8 15:10
为什么不用高速缓冲器，诸如BUF634，BUF602等，而选用运放跟随来做，方波的跟随想要最大限度的还原方波，运 ...

您提到了一个很有意思的东西，我之前没有了解过这种缓冲器，感谢您开拓了我的思路，这个缓冲器您说的这两个型号是不符合我要求的，因为我的问题的关键点在于采集目标的阻抗是10M欧，而单片机的输入阻抗只有几十k欧，所以必须中间加一个缓冲级，把这个输入阻抗降下去。输入阻抗起码是10M欧的100倍应该才是合格的，所以BUF634和602是不符合我要求的，我也在寻找别的型号看有没有合适的，如果找到了合适的型号我会回帖

menghel88

captzs 发表于 2018-3-8 15:21
用逻辑电路如何？

能否大概说一下您的想法？主要目标就是保持信号不变的情况下把输入阻抗降下去。

w522930954

1M的频率单片机的AD速率也不够吧，这么高的频率直接进AD，你需要一个高速AD。。

menghel88

w522930954 发表于 2018-3-9 09:36
1M的频率单片机的AD速率也不够吧，这么高的频率直接进AD，你需要一个高速AD。。

可以的，因为这个1M实际上就是我采集的速度，意思就是他1us变化一次，我采集一次，STM32F4系列的AD最快能做到0.4几us的采集速度，双AD交替采集一个点还能更快

xutong

可以试试THS系列的运放

xiaxingxing

S3S4S5S6 发表于 2018-3-8 15:10
为什么不用高速缓冲器，诸如BUF634，BUF602等，而选用运放跟随来做，方波的跟随想要最大限度的还原方波，运 ...

“运放有两种一种是轨至轨的，就是输入为零，输出也可以为零，另一种是输入为零，输出不为零” 非轨到轨运放，输入是达不到0的。