從一個(gè)跟隨器的奇怪現(xiàn)象深入分析下去……

設(shè)計(jì)一個(gè)儀表，需要輸出隔離4-20mA電流，因此用單片機(jī)產(chǎn)生PWM，然后經(jīng)過光藕來實(shí)現(xiàn)隔離目的。隔離后的PWM經(jīng)過RC低通濾波可以濾出直流分量。
在PWM和RC低通之間有一個(gè)跟隨器，用于提供RC濾波所需要的較低的輸出阻抗。

問題就出在這個(gè)跟隨器上。

電路如圖，極其簡單，358運(yùn)放做一個(gè)跟隨器，輸入是占空比20%~80%的PWM方波，頻率260Hz，幅度0/2.5V
358電源電壓24V（358可以單電源工作）



然而問題出現(xiàn)的也是極其古怪：

當(dāng)占空比50%的時(shí)候，跟隨器工作正常，輸入輸出波形完全吻合(左圖)
當(dāng)占空比>50%的時(shí)候，波形變成下面的奇怪的樣子（右圖）


圖2


在輸入為0的時(shí)候，輸出并不能跟隨輸入也為0，而是大約0.6~0.7V的一個(gè)恒定電壓，而且，如果占空比繼續(xù)增大，這個(gè)電業(yè)也會(huì)隨之增大
但占空比50%的時(shí)候，這個(gè)電壓突然消失，輸出又能很好的跟隨輸入了（如圖2左圖）

百思不得其解。
358的特點(diǎn)是可以單電源工作，我經(jīng)常用358做跟隨器，一直都沒有出現(xiàn)過任何問題，10K的頻率也能跟上，況且這個(gè)電路是低頻小信號(hào)，輸出負(fù)載22K，只有微安級(jí)。
檢查電路，換片子，故障依舊。

郁悶了一下午，直到后來仔細(xì)分析了358的內(nèi)部電路，才茅塞頓開……

這個(gè)跟隨器和以前用358做的跟隨器最大的區(qū)別點(diǎn)在于：因?yàn)殡娙莸碾妷翰荒芡蛔?，在PWM輸出0的時(shí)候，運(yùn)放的輸出端要“倒灌”進(jìn)電流。

這是358運(yùn)放內(nèi)部的輸出級(jí)電路；
在雙電源供電情況下，推挽級(jí)的Q13用于負(fù)半周電壓的輸出以及灌電流的吸收。
在單電源條件下，這個(gè)管子的CE將無法導(dǎo)通。這并不影響正常的電壓輸出。但如果存在電流倒灌，情況就另當(dāng)別論了：
當(dāng)灌電流較小，途中的50uA恒流源可以將其吸收，如圖中紅色A線
當(dāng)灌電流較大，大于50微安，恒流源無法完全吸收，剩余的電流經(jīng)過Q13
的e->b,再經(jīng)過Q12泄放，（圖中藍(lán)色B線）這樣輸出腳電壓相當(dāng)于1個(gè)PN結(jié)壓降加上CE飽和電壓。因?yàn)殡娏鬏^小，所以大約0。6V左右。

再看RC濾波器，
當(dāng)占空比50%的時(shí)候，C上的電壓小于1。2V，經(jīng)過22K的電阻，到灌電流小于50uA。因此橫流源可以完全吸收，輸出約等于0
當(dāng)占空比>50%的時(shí)候，C上的電壓大于1。2V，經(jīng)過22K的電阻，倒灌電流大于50uA。恒流源無法完全吸收，輸出約等于壓降0.6V


所以，很容易得到解決辦法是358輸出端對(duì)地接一個(gè)360歐姆電阻，一切都正常了