对称多谐振荡器负电源解决方案

在选择缓冲放大器时，需关注各路负电源的来源，原因在于缓冲放大器输出镜像需精确达到真零电压。然而，常见的轨至轨输出运算放大器并不具备此功能，其最大输出仅能实现微弱的毫伏级别，而与之交互的高精度数模转换器（如分辨率为微伏级的DAC），对这一数值已近乎饱和。鉴于我的应用实际需求为真正的零输出，因此存在上述的困扰。

于是，我尝试引入一些负电源以扩大零点附近的“footroom”（裕量），并非“headroom”（净空），旨在避免电源过渡区域处理不当。在寻找其他解决方案过程中，我想到利用光电池取代传统电压转换器的方案。由此，便诞生了图一展示的这款电路。尽管此解决方案的输出噪声极低，但其输出功率受到了一定程度的限制。

例如，在R_load=2k且LED（欧司朗超亮LED）总电流为2*5=10mA的情况下，该光电池的最佳输出超过0.81V，达到了我的使用要求。为此，又设计出了图一所示的后续电路。实用时，对于较为简单的地方低压低噪声负电源应用，可选用以上两种电路。

第二款电路以对称多谐振荡器为基础，相较于运用光电池的方案，它的效率显著提升，但输出噪声有所增长。因此，在部分功耗有限的场景中，此方案更为适用。

图1实现运算放大器真零输出的第二种电路，该电路基于对称多谐振荡器，与之前的光电池设计思路相比具有更高的效率。

双肖特基屏蔽晶体管 BAR43A 发挥了全波整流器作用，其对称特性降低了输出噪声中的多谐振动频率水平。而该电路在保持原有的对称特性外，还增加了一系列防护措施，使之可以承受短路的风险，同时仍保持电流供给。

值得注意的是，几乎所有的现代 NPN BJT （双极结型晶体管） 都具备大约 5 - 7V 的低 Vebo （反向击穿电压）。这一参数对对称多谐振荡器中的 BJT 尤为关键。若使用 5V 供电电路，建议选配最大 Vebo 不低于 6V 的晶体管，如 BC547、2N5551、MPS2222A 等。如今，像 2SC3616 （NEC） 这类 Vebo 电压高达 15V 的器件已逐渐不再流行，因此想要在电路中应对更大电压，就需要选择栅极-源极电压最高可达 20V 的 MOSFET。

以下为电路配置详情：R1=R1′=5.6k，R2=R2′=30k，C1=C1′=0.1µF。输出电容的阻抗应当尽量低。此处的频率无法直接套用以知的对称多谐振荡器公式得出准确结果，据测试，该频率大概在 2*0.65=1.3KHz左右。

电路运行在+5V时，消耗电流不到1.5mA，可在910Ω的负载上产生极为稳定的-0.3V的输出电压。