[参考译文] TLV9351：4 –20mA 输出在增大负载电阻器时增大

什么是 VCC1？

引脚 1、3 和 4 处的电压是多少？

尊敬的 Harish：  

根据 Clemens 的评论,我们需要知道 Vcc1 电源轨,它必须是>> 20mA * 235 欧姆= 4.7VDC。  

校准输出电流（零：4.00mA、SPAN：<xmt-block1>20.00mA</xmt-block>） 后20.00mA 后、）、   使用直接连接到输出端的数字万用表 (DMM) 在 1kHz 的频率下调整 PWM 占空比、从而使电路正常工作。

此外、PWM 指定为 1kHz、电路将 PWM 信号转换为平均电压。 LPF 滤波器的截止频率有点高。 为了消除纹波噪声、截止频率需要<100Hz 或更喜欢<50Hz、从而获得稳定的平均电压和超小的纹波电压。  

如果 您有其他问题、请告知我们。  

此致、

Raymond

尊敬的 Raymond：

VCC1 是稳定的 24V 直流电源、由板载 SMPS 电路内部生成。

我们进行了以下组件更改：

• R38、R39 更新为 3.3k

• 将 C10、C11 更新为 2.2µF

• 将 R24、R37、R40、R41 更新为 1MΩ Ω（所有电阻器的容差均为 1%；电容器为 10%、X7R 类型）

在进行这些修改后、我们观察到了显著的改善。 在 235Ω 范围校准点、空载和 20mA 负载之间的输出电流差现在约为 35µA（随负载而降低）。 之前、输出电流在负载下增加。

您能回顾一下并提出改进建议、以提高现有电路的性能吗？

谢谢你

感谢您的及时答复。

我肯定会尝试此配置、如果一切正常、将在即将推出的 PCB 版本中实施此配置。

目前、我坚持认为电路是像以前一样在 PCB 上构建的。 为避免报废 100 块安装的 PCB、您是否可以预见或建议对现有 PCB 进行任何修改以提高电路的性能。  

谢谢你

尊敬的 Harish：  

请尝试切断并跳过以下连接、让我知道它是如何工作的。  

此致、

Raymond

尊敬的 Raymond：

感谢您的支持。

我将测试建议的并告诉您。

谢谢你

嗨、Raymond。

令人遗憾的是、所建议的改动没有产生任何影响。

谢谢你

尊敬的 Harish：  

不幸的是、建议的更改没有任何区别。

此修改是为了实现稳定性、而不是精度修正 V 至 I。 如果在 150 欧姆检测电阻部分触发脉冲负载、您将看到 V 转 I 电路将在没有补偿的情况下急剧振荡。 尽管您主要使用直流应用、但如果 V 转 I 的输出或输入端发生电源浪涌或瞬态事件、甚至存在 EMI 干扰、则可能会发生瞬态事件。 请查看。  

您能告诉我目前的瓶颈是什么吗？ 如果要提高 V-I 的精度、可能必须使用更低的 Vos 运算放大器。 但首先、您可以将 2.2uF 的 LPFS 增加到 4.7uF 或 10uF、这将显著改善输入电压纹波。  

此致、

Raymond  

尊敬的 Raymond：

该问题与 4–20mA 输出的精度或线性度无关、而与空载和负载条件之间的输出电流变化有关。

我们进行了以下组件更改：

• 将 R38、R39 更新为 3.3kΩ  

• 将 C10、C11 更新为 10 µF  

• R24、R37、R40、R41 MΩ 为 1k Ω（电阻器：1%容差；电容器：10% X7R 类型）

在多个中、20mA 处校准的空载和带载（使用~Ω 235Ω 电阻器）输出之间的差异 处于±30µA 范围内 。 然而、在 50 个电路板中大约有 15 个电路板中、差异达到 20mA 时的±200µA 。

这种变化在整个 4–20mA 范围内似乎是线性的且一致的、并且也随不同的负载电阻器阻值成比例变化。 此外、移位的方向各不相同、有些板上为正、而另一些板上为负。

这是否是由电路中使用的 TLV9351 运算放大器的输入失调电压变化引起的？

如果您在 150 欧姆检测电阻部分触发脉冲负载、您将看到 V 到 I 电路将在没有补偿的情况下急剧振荡。

完成上述更改后、我没有看到 150 Ω 检测电阻上的振荡、通过示波器确认了相同情况。

您认为更换具有较低 Vos 的运算放大器（例如 OPA196 或 OPA182）可以解决这个问题吗？

谢谢你

Harish

尊敬的 Harish：  

我有点困惑,你的 235 欧姆负载在哪里（你应该提取负载）。 有一个 Howland 电流泵。

如果您担心精度、则必须使用容差为 0.1%的 100k Ω 电阻器。 是的、OPA196 运算放大器将有所帮助、但最重要的是 电阻匹配。 请按如下所示准确修改您的电路。   

e2e.ti.com/.../Howland-Ipump-06232025.TSC

https://www.ti.com/lit/an/sboa436/sboa436.pdf?ts = 1750670386820&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fsitesearch%252Fen-us%252Fdocs%252Funiversalsearch.tsp%253FlangPref%253Den-US%2526nr%253D378%2526searchTerm%253Dhowland

如果您有其他问题、请告诉我。  

此致、

Raymond

尊敬的 Raymond：

感谢您的支持。

由于我并不是模拟电路设计专家、因此我有几个问题：

1.在 Howland 电流泵电路中、是否需要使用固定负载电阻？ 在这种情况下、是否意味着即使使用精度为 0.1%的 100k 电阻器或更好的运算放大器（如 OPA196）、输出电流仍会根据连接的负载而变化？  

2.对于 100 欧姆和 500 欧姆负载电阻器,我们可以计算出 0.1% 100k 电阻器的最大电流漂移吗?

3. 我正在探讨 在下一个 PCB 布局版本中将 XTR111 用于 4–20mA 输出电路的可能性。 感谢您对此的想法。

此致、

Harish

尊敬的 Raymond：

-我订购了 100k 0.1%电阻器和 OPA196。  我会更新结果。 我还认为它可以解决我现有 Howland 电路的问题。

-在即将到来的设计版本中,我会去 XTR111。

感谢您的支持。

此致

Harish