运算放大器的稳定性(九)：电容负载稳定性
本系列文章的第 9 部分是大家熟悉的电子工程的第 5 章——“保持电容负载稳定性的六种
方法”。这六种方法包括：Riso、高增益及 CF、噪声增益、噪声增益及 CF、输出引脚补偿
以及带双向反馈的 Riso。我们将在本部分介绍输出引脚补偿。这种保持电容负载稳定性方
法不同于输出运算放大器“缓冲”网络，输出运算放大器“缓冲”网络通常用于功率运算放大器
（带有所有 NPN 输出级）输出，其目的是在驱动电容负载时防止意外高频振荡。本系列
文章的后面章节将详细介绍“缓冲”网络的使用情况。
有时，在现实生活中，我们并非总能够接近运算放大器的 -输入和/或 +输入，因此无法在
模拟工具栏中使用其他补偿方法。我们将会在本部分探讨用于发射极跟随器输出运算放大器
及 CMOS RRO 运算放大器的输出引脚补偿方法。发射极跟随器应用需要在独特的 4～
20mA 构建块集成电路上采用一个参考输出。CMOS RRO 应用涉及一种用于电源反馈的
差动放大器。这两种依范例定义的情况都属于现实应用。为此，我们可以断定唯一的保持电
容负载稳定性的方法只能是输出引脚补偿。除了一阶分析与 TINA Spice 模拟之外，我们
还可以利用“预测”结果来进行实际实施。
双极性发射极跟随器：输出引脚补偿
我们的双极性发射极跟随器输出引脚补偿实例如图 9.1 所示。XTR115/XT116 是一种可以
将输入电压变化转换成 4～20mA 模拟信号的双线 4～20mA 集成电路。由于 4～20mA
发送器用于驱动长距离线路，因此需要 7.5～36V 的大工作电压范围。此外，
XTR115/XTR116 配有子稳压器，可为传感器调节电路提供 5V 的供电电压，以及 2.5V
（XTR115）或 4.096V（XTR116）的高精度参考电压。
4～20mA 信号范围是既定的行业标准，用于工厂（普遍存在 50 或 60Hz 高电压噪声）
等嘈杂环境中长距离（1 英里或 1.6 公里以上）模拟信号的传输。由于该标准是采用电流
控制的传输，因此使用两条线路可以避免电压噪声耦合。它采用两条相同的线路来传输功率
与信号。由于使用的模拟信号范围规定为 4～20mA，因此其中 4mA 的信号可驱动信号调
节电路并触发两条线路发送器端的传感器。功率由接收机提供，而接收机同时还能接收 4～
20mA 的模拟信号，该信号已根据传感器测量的实际参数（如：桥接压力传感器发送的压
力）进行了分级。4～20mA 信号在接收机端通常由 A/D 转换器转换为 1V～5V 的电阻器
（250 欧姆）电压。
通常在此类 4～20mA 传感器发送器中采用微控制器读取并将线性常数应用到实际传感器
中。微控制器必须是低功耗控制器，以便允许某些电流触发传感器，原因是我们的总调节电
路电流预算必须低于 4mA。MSP430F2003 提供一种低电压、低静态电流微控制器。该微
控制器具有一个用于读取桥接变化的板上 ADC。在微控制器应用了线性常数之后，即与
DAC8832（一款用于生成 XTR115/XTR116 所需模拟输入电压的低功耗 DAC）进行通信。
DAC8832 由一种零漂移、低功耗、单电源的运算放大器（OPA333）进行缓冲。由于我们
的系统是一套完美的系统，因此可驱动任何器件，其中包括 XTR115/XTR116 的精确 VREF
引脚。我们之所以选择 XTR115 (2.5V VREF) 是因为 MSP430F2003 只能在 1.8V～3.3V
范围内工作。目前 MSP4302003 的板上 ADC 以及 DAC8832 将采用 XTR115 高精度
