光電管使運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)真零輸出

　　例如，典型的軌到軌輸出運(yùn)算放大器不能提供真正的零電壓，它只能保證其輸出至少有幾毫伏，而高分辨率DAC的分辨率可以達(dá)到幾十微伏。該應(yīng)用程序需要真正的零輸出，因此出現(xiàn)了問(wèn)題。

　　當(dāng)然，需要一些負(fù)供應(yīng)源來(lái)將“凈空”增加到零附近。（我使用“余量”一詞是因?yàn)槲覀兲幚淼牟皇巧喜康恼┙o，而是下部的供給。更好的詞是“余量”。）

　　有意再次使用 Cuk 配置電路，就像 EDN 中的舊電路一樣，但輸出電壓僅為約 -1 V，輸出電流較低（小于 2 mA）。

　　在探索替代方案時(shí)，出現(xiàn)了使用光電管代替任何普通電壓轉(zhuǎn)換器的想法。其結(jié)果如圖 1所示的電路。

　　圖 1使用光電管代替電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)幫助為高分辨率單電源 DAC 的運(yùn)算放大器緩沖器的輸出提供真正的零電壓。

　　該解決方案的尺寸與基于 Cuk 配置的電路相當(dāng)，但效率較低。但由于多余的功率不超過(guò) 0.1 W，因此這可能并不重要。

　　這樣的解決方案具有重要的優(yōu)點(diǎn)：

　　這要簡(jiǎn)單得多。

　　它產(chǎn)生非常低的電噪聲——當(dāng)您處理低模擬信號(hào)時(shí)，這一點(diǎn)具有重要意義。（在此電路中，即使沒(méi)有輸出電容器 C1，輸出噪聲也小于 1 mV。）

　　其輸出上的任何過(guò)電壓均被排除（而如果反饋出現(xiàn)任何問(wèn)題，Cuk 轉(zhuǎn)換器可能會(huì)產(chǎn)生此類過(guò)電壓）。

　　還應(yīng)該注意完美的隔離級(jí)別，盡管這在我們的例子中并不重要。

　　由于該裝置的外部輪廓是由光電管決定的，因此使用了微型光電管 AM-1417（東芝）。它的尺寸僅為 34 x 14 x 2 毫米，有 4 個(gè)部分（因此每個(gè)部分有 4 個(gè) LED），可在沒(méi)有任何負(fù)載的情況下產(chǎn)生約 3 V 的電壓。

　　4 個(gè) LED 是非常普通的亮紅色系列 LED（L-513HURC，15° 角 1800 mcd），因?yàn)楣韫怆姵卦谠摴庾V區(qū)域具有效率。

　　紅色也更適合 +5 V 電源，因?yàn)樗鼈兊牡驼螂妷嚎梢苑浅：?jiǎn)單地使效率加倍，只需將它們成對(duì)堆疊，并通過(guò)兩者提供相同的電流。

　　該電路在 2k 負(fù)載、流經(jīng) LED 的電流為 20 mA 時(shí)產(chǎn)生 490…520 mV。這對(duì)于 AD8603/AD8607 等多種微功耗運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)綽綽有余。

　　通過(guò)改變流過(guò) LED 的電流可以改變光電管的輸出電壓。

　　光電管是電流源而非電壓源，因此需要電容器 C1 來(lái)降低電路的輸出阻抗。如果負(fù)電壓因某種原因消失，二極管 D1 會(huì)啟用一條吸收電流的路徑并保護(hù)該電解電容器。

　　正如我所提到的，輸出功率對(duì)于精密微功耗運(yùn)算放大器（例如 AD8603）來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。如果您需要更多功率，您可以使用更高的 LED 電流、更高效的 LED/光電管對(duì)，或者簡(jiǎn)單地并聯(lián)更多此類電路。