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[参考译文] OPA189:相对于电源轨的输出电压(VO)摆幅

Guru**** 2337880 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA593, OPA192, OPA189, BUF634A, OPA182, CSD16570Q5B
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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1515139/opa189-output-voltage-vo-swing-from-rail

器件型号:OPA189
主题中讨论的其他器件: BUF634A、OPA593、 OPA182、OPA192、 CSD16570Q5B

工具/软件:

您好!

我联系的是关于 OPA189元件上的"输出电压(VO)相对于轨的摆幅"。 我想 知道   10Ω、16Ω 和32Ω 等高负载下的"典型和最大"电压摆幅是多少?   数据表中缺少这些数据、请您尽快与我们分享?

谢谢!

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    尊敬的  Maddilei:

    [引用 userid="654891" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1515139/opa189-output-voltage-vo-swing-from-rail ]我想 知道  在 10Ω、16Ω 和32Ω 等高负载下、"典型和最大"电压摆幅是多少?

    OPA189的短路电流、-65mA 额定值高达+/ISC。 实际输出工作线性电流约为 ISC 的60-70%、取决于运算放大器内部的 Tamb 和功率耗散。  

    功率耗散值可通过下面的热性能表计算得出。  

    运算放大器不是功率放大器、由于其开环输出阻抗(肯定不是高频)、它可能无法驱动您的负载。 开环输出阻抗必须比负载小得多才能正确驱动(假设运算放大器能够拉取或灌入电流)。  

    如果必须驱动上述负载、可以使用 BUF634A、OPA593或类似的功率放大器来驱动负载。  

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致、

    Raymond

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    您好 Raymond!

    OPA182或/和 OPA189运算放大器是否 可用于以下应用?、因为 RLoad 从电源 V+消耗大电流、RLoad = 10 Ω。  

    我不认为为此应用选择高电流运算放大器、对吧? "你说什么?  


    谢谢!


    /BR

    Madhu

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    尊敬的 Madhu:

    OPA182或/和 OPA189运算放大器是否 可用于以下应用?

    OPA182和 OPA189是斩波放大器。 是的、您可以使用它、但我通常不建议在此类应用中使用斩波放大器。  

    斩波放大器具有开关伪影、如以下应用所示。 根据您的应用、您可能希望也可能不希望将斩波放大器用于 V 至 I 转换器。  

    https://www.ti.com/lit/wp/sboa586a/sboa586a.pdf?ts = 1747716487908

    我不认为要为此应用选择高电流运算放大器、对吧? "你说什么?  [/报价]

    是的、您回答正确。 不需要高电流运算放大器。 对于精密应用、OPAx192、OPAx197和其他类似的运算放大器也可正常运行。 这取决于您希望 V-I 转换发生的速度以及 V-I 转换器中的误差。 如果您讨论的是高电流 V-I 应用、即使是通用运算放大器、如果+/-运算 放大器中的转换电流误差-10mA 不大(±10mA * 10Ω ≈ ±0.1V)、也可以使用。 如果电流误差处于±1mA 或更小范围内、建议使用低 Vos 精密运算放大器、例如 OPA192或其他放大器。  

    另一个考虑因素是运算放大器在电流上升沿和下降沿的压摆率。 如果是快速开关事件、建议使用更高的压摆率。  

    https://www.ti.com/lit/an/sboa325/sboa325.pdf?ts = 1747725847540&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    https://www.ti.com/lit/an/sboa327a/sboa327a.pdf?ts = 1747726011171 &ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致、

    Raymond

     

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    您好 Raymond!

    感谢您分享优质材料。

    您还可以分享 如何计算或选择缓冲器电路中的反馈电阻器吗?
    https://www.ti.com/lit/an/sboa327a/sboa327a.pdf?ts = 1747726011171 &ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    谢谢!

    /BR

    Madhu

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    尊敬的 Madhu:  

    您还能分享 如何计算或选择缓冲电路中的反馈电阻器吗?

    反馈电阻应比检测电阻大约1000倍或更大。 对于10 Ω、我选择20k Ω 作为反馈电阻器。 更大的反馈电阻器或缓冲器将具有更好的电流精度。 如果 Iout 电流相对较高、则您可以选择较小的反馈电阻器、因为较小的反馈电流误差不会很明显(取决于您的应用)。  

    e2e.ti.com/.../TLV197-0.5A-VI TSC-05212025.TSC

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致、

    Raymond

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    你好!

    我的应用是保持运算放大器的给定输入电压、负载电阻器上应该出现相同的电压(在 MOSFET 的源极处)。

    因此、差分放大器输出的缓冲器输入。 那么、在这种情况下、是否需要在缓冲器输入端放置电阻器(电路中的 R6=20k)? 如果是、原因是什么?

    谢谢!

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    尊敬的 Madhu:  

    因此、来自差分放大器输出的缓冲器输入。 那么、在这种情况下、是否需要在缓冲器输入端放置电阻器(电路中的 R6=20k)? 如果是、为什么?

    由于反馈环路中产生额外的极点、V 转 I 拓扑对振荡非常敏感。 如果消除20千欧姆电阻器和电容器、您将发现电路将严重振荡且无法使用。

    因此、我所做的是插入20k Ω 并降低环路增益、以稳定反馈网络。 可在电路中执行交流环路分析、并确定电路的相位裕度。  

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致、

    Raymond

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    你好!

    在上面的电路中、您有20k Ω 的输入和反馈电阻器、对吗?这些电阻器在我的电流电路中没有使用。 因此、您认为、 在比较有负载和无负载的结果时、输出电压不相同的原因是什么? 输出端的电压差接近30mV。  

    在这里、我的目标是 即使在有负载或无负载的情况下也能保持恒定的输出电压。 为了实现这一点、您有任何建议/想法吗?

    此致、

    Madhu

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    尊敬的 Madhu:  

    您认为、这是 在将结果与负载和无负载进行比较时输出电压不同的原因吗?

    如果按原样构建以下电路、Vout 将振荡、流经 Rload 的 Iout 将振荡(可能)。  

    我在输出端几乎有30mV 的差异。  [/报价]

    Vin 不等于 Vout、因为运算放大器 未在线性模式下运行。

    [引用 userid="654891" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1515139/opa189-output-voltage-vo-swing-from-rail/5833917 #5833917"]我的目标是 即使在有负载或无负载的情况下也能保持恒定的输出电压。 为了实现这一点、您有任何建议/想法吗?

    请提供 NPN 晶体管 Spice 模型、我将看看能否为运算放大器进行补偿并使其稳定。 此外,小麦是你目前正在使用的运算放大器。  

    此致、

    Raymond

     

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    您好!

    我的假设是正确的。。

    [引述 userid="423757" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1515139/opa189-output-voltage-vo-swing-from-rail/5834104 #5834104"]

    如果按原样构建以下电路、Vout 将振荡、流经 Rload 的 Iout 将振荡(可能)。  

    Vin 不等于 Vout、因为运算放大器 未在线性模式下运行。

    因此、应 使用反馈电阻器(20k Ω)和输入电阻器(20k Ω)来避免输出端振荡并在线性模式下运行、对吗?

    我 在输出级使用了 ZXTN2010Z 晶体管。 但是、这次我计划使用 MOSFET (IQDH29NExxxxxx 系列)而不是晶体管。  

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    尊敬的 Madhu:  

    同相输入端的输入电阻器不是必需的、但我将其放置在那里以限制输入电流。 我们的运算放大器输入具有+/-29 -10mA 绝对。 最大 引脚上的绝对最大额定值。 运算放大器内部输入具有偏置电流补偿方案、以与输入偏置电流紧密匹配、因此20k Ω 不必与反馈20k Ω 电阻器中的20k Ω 电阻器匹配、以标记的蓝色圆圈显示。   这可减小 IIN+和 Iin 之间的输入失调电流、从而提高高阻抗应用中的直流精度。

    总之、如果您给我发送晶体管的 Spice 模型和电源电压电平、我可以检查您的电路在 V-I 应用中是否稳定。  

    此致、

    Raymond

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    您好 Raymond!

    我在 PCBA 上使用了不同的组件实现了上述电路。 但是、我得到的奇怪结果无法在有或无负载的情况下保持恒定输出电压的目标。 现在、与有或没有 R2和 C6的元件(用蓝色标记)相比、压降会更高? 我使用了 R2=20k Ω 和 C6=1nF。

    我还尝试了使用带随机 MOSFET 和 OPAMP 的 LTspice 仿真器,我看不到有无反馈电阻器的差异。 我不理解如何解决这个问题。  

    好极了

    Madhu

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    尊敬的 Madhu:  

    您是否实施了精确电路? 请提供 V-I 电路的输入和输出电压节点测量。 请向我展示您实施的电路。 如果您使用模拟以外的 NMOS、我不会感到惊讶、它需要额外的补偿。  

    好极了。

    Raymond

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    您好!

    感谢您的快速答复。  

    PCB 上有 OPAMP (NCS2005SN1T1G)和晶体管(ZXTN2010Z)。 但是, 我已经尝试了不同的组件,因为我没有在 LTspice 中找到 SPICE 模型的确切组件。 我的 PCB 上的电路如下所示。

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    您好:  

    您使用的运算放大器是什么? 我无法支持竞争对手的运算放大器。 您必须使用 TI 产品才能获得技术支持。  

    此致、

    Raymond

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    您好!

    是的、我明白。 在未来设计中、我选择使用 OPA192。 但是、我尝试了现有设计、 根据您上面推荐的电路修改了 PCB。 我认为、如果实现恒定输出电压、则可以通过更改 OPAMP 并将晶体管替换为 MOSFET 来重新设计整个电路。 但是、我没有实现我的目标。

    此致、

    Madhu

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    尊敬的 Madhu:

    如果您尝试我的仿真电路、它应该可以正常工作(相同的运算放大器和 NMOS)。 这些类型的电路对 UGBW 附近存在额外的极点非常敏感、每个 VI 电路需要不同的补偿才能使其稳定。  

    此致、

    Raymond

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    你好!

    好的!

    您是否可以使用以下 SPICE 模型尝试进行仿真?并且可以将仿真文件与结果一起共享。 我在聊天选项卡中找不到附件选项、因此您可以从下面提供的链接下载文件、并尝试在加载和不加载的情况下模拟文件。 负载均值为10欧姆、Withload 表示10k Ω/100k Ω。

    IQDH29NE:

    https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/n-channel/iqdh29ne2lm5sc/?tab=~%27simulation_models#!designsupport

    OPA192:

    https://www.ti.com/product/OPA192#design-tools-simulation 

    谢谢!

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    尊敬的 Madhu:  

    您能否选择 TI 的 NMOS 之一、我将向您展示如何补偿反馈环路?

    https://www.ti.com/power-management/mosfets/products.html

    加载均值为10欧姆、Withload 表示10欧姆/100欧姆。

    Rsense = 10Ω、您想使用反馈电阻10kΩ

    以下是您上传任何文件的方法。  

    此致、

    Raymond

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    您好 Raymond!

    我选择了 CSD16570Q5B MOSFET。 我不需要为我的应用安装检测电阻、因此从电路中移除、负载电阻器应位于 MOSFET 的下侧、而不是高侧。

    谢谢!

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    尊敬的 Madhu:  

    在以下电路中、我将 Vout||Vout 称为检测电阻、其中10kΩ 16Ω= Vout/(Vout||Vout)、其中10kΩ= 16Ω。 在示例中、IO = 10kΩ 16Ω= 313mA。

    e2e.ti.com/.../OPA192-V_2D00_I-05272025.TSC

    如果负载连接到低侧、则负载是 Rsense、io = Vout/Rsense 是电流-我不确定这是您想要的。 要控制通过负载的恒定电流、例如在低侧、您最好使用固定的检测电阻、并使用 Rsense 两端的电压作为反馈来调节 V 转 I 电流(一种简单的方法是使用 PMOS 并将 Rsense 放置在高侧、将负载连接在低侧)。  

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致、

    Raymond

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    谢谢你,雷蒙德!

    在右上角的图中(根据您的结果)、电压随着电流的增加而增加。 但是、在我的应用中、我希望 使恒定的输出电压等于输入电压、即使电流增加、输出电压也应保持恒定。  

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    尊敬的 Madhu:  

    在我的应用中 、我希望使恒定输出电压等于输入电压、即使电流增加、输出电压也应保持恒定

    在 V-I 转换中、随着输入电压的增加、输出电流会增加、因为 Vout = Vin 且 IO = Vin/Vsense = Vout/vsense (通常、Rsense 在 V-I 转换器中是固定的)。  

    您描述的是将电压稳压器或功率放大器作为缓冲器配置、用于驱动低输出阻抗。 在上面的电路中、如果负载是变量、Vout = Vin、IO 随 Rload 而变化。 该电路应该会工作。 上述电路仅能根据配置提供电流。  

    您的可变负载是多少?  我将 Rload 从1欧姆扫描至21欧姆、固定 Vin = 5Vdc、此处是输出电流响应。  

    此致、

    Raymond

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    你好!

    您使用了哪个模拟器的.TSC 扩展名文件?  

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    你好

    这是我们免费下载的仿真工具、请参见下面的链接。  

    https://www.ti.com/tool/TINA-TI

    此致、

    Raymond

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    您好!

    当尝试通过将负载电阻从10欧姆增加到10Mohm 来仿真电路时、会出现收敛问题。 我还检查了分析参数、似乎很好。 运行电路需要更改哪些参数?

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    尊敬的 Madru:  

    请按如下所示配置分流电导参数。  

    它可以在我的 PC 上工作。  

    顺便说一下、我使用的是与您相同的工具。  

    e2e.ti.com/.../OPA192-V_2D00_I-05282025.TSC

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致、

    Raymond

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    您好 Raymond!

    我对电路进行了小幅修改、以便在运算放大器的输出为0V 时为 MOSFET 栅极电流创建一条路径。 您可以看到、在具有和具有负载时仍然需要进行任何更改才能实现恒定电压吗? 以及如何选择和放置探头? 我想查看 MOSFET 栅极处的电压。 文件已附加。

    谢谢!

    e2e.ti.com/.../OPA192-V_2D00_I.TSC

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    尊敬的 Madru:  

    我明白你在想做什么。 您可以尝试以下操作。  

    e2e.ti.com/.../OPA192-V_2D00_I-source-sink-05282025.TSC

    在现有电路中、行为如下所示。 存在一些过冲、BW 略有限制。  

    如何选择和放置探头?

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致、

    Raymond

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    您好 Raymond!

    感谢您调整电路。 我会想念基极发射极之间有意义的电阻器。  

    当运算放大器的输出为0V 时、MOSFET 栅极电容上的电流将通过 R6 -> T3 (发射极至基极)-> R4 -> C2 -> R1 -> R2 (或) R3放电、对吧? 因此、电阻器会在您的电路中移除、即放大器输出端和反相端子输入端之间。  对吗?

    谢谢!

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    尊敬的 Madru:  

    我想念基极发射极之间有意义的电阻器。  [/报价]

    这是一种"消除"VBE 截止区域的低成本方法。 如果输入信号是方波、则没有太大区别。 如果是正弦输入信号、那么您将看到 VBE 过渡区域。 如果您希望没有 交叉失真、则需要适当的 VBE 偏置。  

    当运算放大器的输出为0V 时、MOSFET 栅极电容将通过 R6 -> T3 (发射极至基极)-> R4 -> C2 -> R1 -> R2 (OR) R3、对吗?
    放电

    OPA192可以在比 GND 低100mV 的电压下运行、因此 Vin=0Vdc 可能可以、但它没有足够的设计裕度。 如果您必须在 GND 下运行、我会在 Vee 处放置一个轻微的负轨、例如 LM7705。 只要运算放大器以线性模式运行、MOSFET 上就会存在栅极电压。 如果 Vbase 节点在线性模式下运行、则能够拉出和灌入电流。  

    我移除了 R5 (1k Ω)、因为这会限制电路的 BW。 它似乎与驱动晶体管产生了并联效应、并且也可能减小电路的相位裕度。 在小信号阶跃瞬态图中、消除了过冲(这与反馈环路中的低相位裕度有关)。 当然、环路分析可以证明 R5对电路的影响。  

    如果您有其他问题、 请告诉我。  

    Raymond

    [/quote]
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    当运算放大器的输出为0V 时、MOSFET 栅极电容将通过 R6 -> T3 (发射极至基极)-> R4 -> C2 -> R1 -> R2 (OR) R3、对吗?
    放电

    然后、栅极端子上的电压将如何放电、假设运算放大器的输出将为0V。 它放电是否如我上面所示的路径?,只是要了解更多。

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    尊敬的 Madru:  

    我不确定 OPA192在 Vin=GND 时以线性模式运行(可能不会)、其中 NMOS 处于截止区域。 该电路的行为与运算放大器缓冲器不完全相同。 OPA192的输出为低阻抗节点、任何放电电流都可能通过此节点。 我不知道、您必须在工作台上完成检查。 如果需要 Vin=0V、则可以将电阻器与 C2并联(根据配置、如果 BJT 和/或 NMOS 不导通、则没有反馈路径)。  

    此致、

    Raymond

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    你好!

    我在电路中还没有看到上述行为。 我尝试生成上面的波形、但无法生成。

     
    不过、我想一次将输入电压范围设置在1V 至5V 之间、以便可以一次对该电路的所有电压电平进行仿真。 那么、如何设置1V 至5V 的输入电压范围呢?

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    尊敬的 Madru:  

    如何设置1V 至5V 的输入电压范围?.

    这就是您在1V 至5V 范围内进行直流扫描的方式。  

    如果您有其他问题、敬请告知。  

    此致、

    Raymond