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0/2.5V358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>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
在电源技术中，设计一个能够输出隔离4-20mA电流的仪表，通常涉及使用单片机生成PWM脉宽调制信号，通过光耦合器实现电气隔离，以确保信号的独立性和抗干扰能力。接下来，这个PWM信号会经过一个RC低通滤波器，滤除高频成分，提取出所需的直流分量。然而，在这个特定的设计中，问题出现在了一个跟随器电路，该电路由358运算放大器构建，目的是提供RC滤波器所需的低输出阻抗。
358运放是一个单电源工作的运算放大器，可以处理较低的信号频率，且具有一定的带宽。在问题描述中，输入的PWM方波占空比范围在20%至80%之间，频率为260Hz，幅度为0/2.5V，电源电压为24V。当占空比小于50%时，跟随器工作正常，输入和输出波形保持一致。但是，当占空比大于50%，即输入信号在正半周期占据更多时间时，输出波形发生异常，不再与输入完全匹配。
具体表现为，当输入为0V时，输出不是跟随为0V，而是维持在一个约0.6V至0.7V的恒定电压。随着占空比的进一步增大，这个电压也相应增加。而在占空比低于50%的情况下，这种现象消失，输出能准确跟踪输入。这似乎是一个与电流倒灌和358运放内部结构有关的问题。
在双电源供电的运放中，Q13管子在负半周电压输出和吸收灌电流时起作用。但在单电源环境下，Q13的CE极无法导通，这不影响正常电压输出，但当需要吸收灌电流时，问题就显现出来了。358运放内部有一个50uA的恒流源，当灌入电流小于这个值时，它可以吸收电流。然而，当灌电流过大，超过50uA，恒流源无法完全吸收，剩余电流会通过Q13的e->b，再通过Q12进行泄放，导致输出脚电压增加了PN结压降和CE饱和电压，形成约0.6V的电压。
RC滤波器的电容在占空比小于50%时，其两端电压不足以使通过22K电阻的倒灌电流超过50uA，所以恒流源可以完全吸收，输出近似于0V。反之，当占空比大于50%，电容上的电压增加，通过电阻的倒灌电流增大，超过了50uA，从而导致上述的非正常输出电压。
为了解决这个问题，可以在358运放的输出端并联一个360欧姆的电阻到地，这样可以有效地限制倒灌电流，使其始终低于恒流源的吸收能力，从而保证输出能正确跟踪输入。这个电阻起到了限制电流和稳定输出的作用，使得电路恢复正常工作。
总结来说，问题的症结在于单电源工作模式下358运放处理大灌电流的能力以及RC滤波器对输入信号占空比的响应。通过深入理解运放的工作原理，特别是其内部电路对电流处理的方式，可以找到解决问题的关键，并采取适当的措施进行修复。
