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关于OPA4354的应用困惑

Other Parts Discussed in Thread: OPA4354, OPA847, OPA354

不好意思,由于放在52RD坛子里面无人问冿,只好转战于此,既然用的是TI的片子,那还是找TI的专家吧!

做了一个噪声检测模块,提取5MHz-10MHz注入噪声进行检测。原理如图1所示。该原理图已通过TI仿真软件TINA的波形仿真(实际仿真采用OPA847替代,库里找不到OPA4354)



前级滤波模块中利用空芯互感器进行穿芯检测信号,互感器阻值0.2欧(漆包线绕制),然后根据Nuhertz technology 的滤波器设计软件filter Solutions设计了一个2阶无源带通滤波器,负载阻抗50欧。滤波器相关参数与频响特性见图2-1,图2-2。


后级放大采用反相比例放大电路,(放大10倍),运放为OPA4354,GBW=100MHz。

在测试过程中发现存在两个问题:
(1) 在B处利用信号发生器(50欧输出阻抗)验证放大功能时,发现R5=50欧,R7=500欧,R9=45欧时,C处信号基本与B处信号相当,无放大效果。更改阻值后发现R5=100欧,R7=1000欧,R9=90欧时,C处信号能被放大6.3倍,但与10倍放大效果还差不少。考虑到二货的自己是用万用板手工搭成,高频信号、线路阻抗、寄生电容之类的影响可能存在,6.3倍信号放大效果也可以接受。但始终感觉没抓到点上。

(2) 实测噪声信号时,发现经过滤波后信号B并没有被放大,甚至还有衰减,如图3所示。

图中粉色为A处注入信号,黄色为二阶椭圆滤波后得到的信号,蓝色为放大后的信号(没有放大,反而有所衰减)

        上述两种阻抗的阻值均无放大效果,怀疑是前级滤波跟后级阻抗不匹配造成的,但是这个50欧的搭配应该是前后匹配的吧,为什么信号就是不能被放大呢?
        各位请给点提示。会者不难呀,但对于我来说这个有点啥了,以前没学这么些高频的课程,无头绪呀。拿这个反相比例放大为例讲解下运放的阻抗设计吧。我这个滤波加放大的前后级阻抗到底匹配吗?

        已经困惑几天了,各位,救命呀!上面两个问题倒底是怎么回事呀?

    PS:像我这种应用场合下的高频小信号同相放大好还是反相放大好?为什么Datasheet里面的性能曲线都以同相输入为主呢?



  • 你好,在OPA354的主页上可以下载到它的TINA模型和仿真电路。

    http://www.ti.com/product/OPA354/toolssoftware

    你的电路中要注意一点OPA354单电源供电时,的静态工作电最好不要设在地上。可以把正向经电阻接到VCC/2。然后负向用交流耦合。

    请问你是用多少频率的信号作的测试。另外建议用PCB板来测,尤其注意反馈电阻的寄生电容。

    下面是我把你的电路放大部分改了一下的仿真结果,(输入信号为1MHz,200mVpp)

  • 首先高频放大的匹配问题的解释:一般保证放大电路输入输出阻抗均为50Ω(阻抗不匹配会引来反射问题!)。

    推荐使用同相电路,由于阻抗匹配容易做到一些。

    下图的增益计算式:Gain=(1+R2/R1)/4; 请注意增益需要除以4,这是由于输入输出阻抗匹配的衰减增益。类似于两个50Ω电阻

    串联分压。换句话说:计算R1,R2时需要考虑衰减增益4。

    另外一个问题是OPA4354的带宽是不够的(如果想放大5-10M的信号放大10倍,运放实际需放大40倍,这样GBW至少为400M)

    建议换运放或者用两级同相放大(可以降低带宽以及压摆率SR的要求)