This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] LMP7721MAEVALMF_NOPB:LMP7721ma 非理想输出信号行为

Guru**** 2333810 points
Other Parts Discussed in Thread: LMP7721, TINA-TI
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1515187/lmp7721maevalmf_nopb-lmp7721ma-nonideal-output-signal-behavior

器件型号:LMP7721MAEVALMF_NOPB

工具/软件:

大家好、我想知道您是否可以深入了解我们在运算放大器电路拓扑方面一直观察到的两个问题。 我们有一个跨阻放大器电路设计(下面绘制的原理图)、它基本上可以将来自 VOC 气体的电离电子的皮安级电流转换为我们使用 ADC 读取的电压。 气体通过 UV 灯电离、电离电子在穿过电场时会感应电流。 一个电极板的电压为–200V、另一个电极板连接到运算放大器的反相输入。   

1.我们看到的第一个问题是 OpAamp 的输出信号,在对气体作出反应时,有一些振荡行为。 最初、几乎所有传感器的输出信号在响应气体时看起来都是理想的(图片附在理想响应下方)、但经过一段长时间通电后、大多数传感器开始显示这种振荡效应。 请参阅以下振荡行为的图片。 我想知道这是否与我们的防护网上的一些噪声问题有关、这些噪声问题可能导致输出升高和信号响应不理想。 从技术上讲、运算放大器的基线或输出应该接近~100mV、但当我们点燃灯泡时、输出基线会显著增加到 200mV 至 350mV 之间的某个值。

2.我们观察到的第二个问题是,有时一些传感器会显示对气体的“反向“响应。 因此、当运算放大器的输出应该摆动为高电平时、输出将下降、但一旦达到高于基线基准基准 100mV 的随机值、我们就会看到信号摆动回高电平。 请参阅下面随附的图片、此行为显示为粉色信号。

我想知道我们所观察到的这两个问题是否相关? 可能存在噪声问题。 我想知道您是否对需要关注的方面有任何建议、或者您建议的测试和验证其中一些行为的任何方法以及如何改进我们的设计有任何建议。 我已经写了一些关于该电路的注释、如果您有任何问题、可以提供更多信息。

注意:

a.这种振荡行为往往发生在随着时间的推移而通电的传感器上、最初并不真正表现出这种行为。 另外、当传感器在响应一定的气体浓度时通常达到 1.5V、振荡行为会导致输出信号 无法达到相同的输出电压水平、并且会更低。  

b.基线应为 100mV、但当灯点亮时输出始终约为~300mV。 当灯 未点火时、往往大约接近~100mV。

c.观察到、当 C15 断开、缺失或未正确焊接时、输出信号会出现问题、并且未达到其应有的适当电压电平。 这是我认为这可能与噪音问题有关的原因之一。 我是否需要更好的滤波?

示意图:随附链接和照片

/resized-image/__size/640x240/__key/communityserver-discussions-components-files/14/LMP7721_5F00_Transimpedance.jpg

理想响应

反相粉色响应信号

产生振荡行为

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Christian:

    移除输出端电容器 C13。 切勿直接在运算放大器的输出端放置电容器 — 这会导致不稳定。 将其放置在 R50 的 ADC 侧(可能必须调整时间常数)。

    LMP7721 是一款 CMOS 输入运算放大器、具有飞安级电流。 不需要 500m 电流平衡电阻器 R9 — 直接进入输入(短接 R9)。

    输入端或负反馈节点上的电容也可能导致不稳定。 尝试移除 C17。

    另外、确保您的电源和基准电压稳定且洁净。 在这些电流电平下、即使是几 mV 的电源/基准波动也会导致误差 (60Hz 噪声 — 一个常见问题)。

    如果二极管有玻璃体、请确保它们处于黑暗中、我希望整个组件都位于有保护的外壳内。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Paul、

    感谢您的反馈和见解! 我制作了一些样本、目前我们正在测试这些样本、以了解我们是否能够实现更理想的响应行为。  

    您是否 知道在哪里可以找到 有关跨阻放大器的信息、以及如何更好地设计和理解这些放大器?  


    我会随时向您公布我们的测试结果、如果我们有其他问题、请在几周内告知您。

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Cristian、

    TIA 电路可能存在由 D8 和 D9 的大二极管漏电流引起的直流偏置问题,这将妨碍其正常工作 — 见下文。  

    除此之外,电路未得到适当补偿,从而导致持续振荡 — 见下文。

    运行交流稳定性分析可确认电路的相位裕度为负 7 度时运行不稳定、而建议的最小值为+45 度。

    将 C13 移至 R50 右侧并将反馈电容器 (C14) 从 4.7nF 降至 400pF 可将相位裕度增加至 49 度。  

    此外、正如 Paul 建议的、不需要 R9 平衡电阻器、因此也不需要 C19(两者都已移除-见下文)

    运行瞬态分析证实 TIA 运行稳定、具有约 25%的小信号过冲 — 见下文。

    下面我附上了供您参考的 TINA-TI 电路原理图、供我们自己进行仿真。

    e2e.ti.com/.../LMP7721-AC-stability.TSC

    e2e.ti.com/.../LMP7721-Transient-Stability.TSC