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[参考译文] OPA388:关于将 OPA388 用于基准缓冲器。

Guru**** 2478765 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA328, OPA388, OPA350, THS4281, OPA333, 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/1535098/opa388-regarding-use-of-opa388-for-reference-buffer

部件号:OPA388
Thread 中讨论的其他器件: OPA350THS4281OPA333、OPA328、 TINA-TI

工具/软件:

您好 TI 支持团队:

我们是否可以使用 OPA388 作为 16 位 SAR ADC 的基准缓冲器、并以 2X 10uF 钽电容器作为其输出负载? 如果不是、请建议使用支持 3.3V 电源电压范围的合适精密运算放大器。

此致、

JK

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    JK、

    有很少的运算放大器可以直接驱动 20uF 电容器(无需串联输出电阻器)、需要注意的是 OPA350 — 请参见下面的示例。

    但是、OPA350 无法达到 OPA388 斩波放大器的精度要求、但没有零漂移放大器可以直接驱动 20uF 负载。  因此、 为了为您提供帮助、 了解您是否考虑使用 OPA388 零漂移放大器、因为其 Vos 和/或温漂极低?

    您可以使用 OPA388、但为了实现稳定、需要一个 10 Ω 或更高的隔离电阻器 Riso、具体如下所示。

    此外、如果尽可能降低总功耗至关重要、您可以使用具有 OPA333 零漂移 确保 精度的复合放大器、而 THS4281 控制稳定时间 — 见下文。

    如果电源不重要、最简单的解决方案可能是使用具有 0.2 Ω ESR 的 OPA328 — 如下所示。

    https://www.ti.com/lit/an/sboa558/sboa558.pdf?ts = 1751496183504&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

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    您好、Marek、

    感谢您提供涵盖所有方面的详细答复。 是的、实际上我们已经在电路中使用 OPA388、并由于其精度特性和 BOM 原因而考虑使用相同的元件。  

    我记得一个应用手册、其中有不同的稳定性解决方案、其中一个是 Riso+ DFB+ RFx。 我们能否将其用于具有更好稳定时间的 OPA388? 如果是、您能否提供其设计公式。 我在 AppNote 中找不到这些内容。

    此致、

    JK

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    JK、

    当负载 (RL) 和 Riso 电阻形成电阻分压器、导致增益误差时、就需要对基准缓冲器提供双反馈 (DBF) 解决方案。 如果没有电阻负载、则不需要 DBF 解决方案、并且只要其值大于 10 Ω、就应通过选择 Riso 来优化稳定时间。 总之、如果有 RL 负载、它的值是多少?

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    您好、Marek、

    我们的电路板中有 28 个模拟通道、有 2X 1.25V 基准缓冲器电路。 每个基准缓冲器电路都向具有 30Hz 至 3KHz 交流(双极)信号的 14 个模拟通道提供电平转换。 单个模拟通道的最终增益和电平转换级的屏幕截图如下所示。 具有电平转换的最终增益级直接由具有 OPA388 的前一级驱动。

    缓冲器电流将根据信号而变化、对于 14 个模拟通道、看起来峰值可以达到~5mA。 所有 ADC 通道都切换到 16 位 SAR ADC。

    1.请就合适的基准缓冲方案提出建议。  

    2.您是否认为我们可以通过加载~ 10mA 的单 OPA388 基准缓冲器来驱动所有 28 个模拟通道?  

    此致、

    JK  

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    我不清楚、因为您好像有两个基准电压、请解释一下。  无论如何、为了消除由 Riso 和 R2+R3 之间的分压器引起的增益误差、您可以实现如下所示的双反馈。  电路非常稳定,过冲非常小,但总稳定时间将由 Riso*C1 时间常数 200us 控制 — 如下所示。

    话虽如此、我使用最大失调电压为+/–5uV 的 OPA388 并使用+/–1%的匹配电阻器没有什么意义、因为它们可能会导致高达 50mV 的输出误差高出 10,000 倍(见下文)-请进行解释。  

    下面、我附上了用于您自己仿真的 Tina-TI 原理图。

    e2e.ti.com/.../OPA388-reference-buffer-dual-feedback.TSC

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    您好、Marek、

    电路中使用了两种不同类型的基准缓冲器。 16 位 SAR ADC 为 2.5V、电平转换为 1.25V 基准缓冲器。 为了简单起见、我本质上希望对两种类型的基准缓冲器保持相同的补偿方案。 我认为由于缓冲电路中包含负载电流、讨论出现了一些漂移。 我试着解释我的最佳状态、

    2.5V 基准缓冲器  

    这用于采样速率为~180ksps 的 16 位 SAR ADC。  除 SAR ADC 之外、该缓冲器没有任何其他负载。

    1.25 基准缓冲器  

    有两个相同的 1.25V 基准缓冲器、每个缓冲器支持 14 个模拟通道、因此总共有两个用于 28 个通道的 1.25V 基准缓冲器电路。 每个基准缓冲器电路的负载约为 5mA 峰值。

    感谢您提出上述补偿方案。 我不确定上述方案是否足以满足具有 180ksps 采样率的 SAR ADC、尤其是当 SAR 具有突发瞬态电流时。 您需要就此提供建议。 或者您认为 Riso+ DFB+ RFx 更适合 SAR 吗?

    是的、1%电阻器为 25ppm、我们的产品将进行初始校准、因此我们基本上只关心漂移。  

    您能分享您的电子邮件 ID、以便我提供有关我们申请的更多详细信息吗?

    此致、

    JK

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    JK、

    在基准引脚上放置 20uF 电容器的主要原因是为了滤除来自 ADC 采样保持的电荷注入。 因此、我可以确定上面所示的建议 OPA388 DFB 电路在 180kHz 采样率下工作正常、但我不确定它在同时支持 14 个通道方面的工作效果。  

    在这种情况下不够快,我可能会建议你另外两个选项:

    1.如果您能够承受+/–1uV/C 的最大温漂、最佳解决方案是使用具有 200m Ω ESR 的 OPA328、与 20uF 串联、但无 Riso。 由于消除了 Riso*CL 时间常数,这将显著改善稳定时间 — 见下文。

    如果不接受+/–1uV/°C 最大漂移、另一种解决方案是使用复合放大器: OPA333(或 OPA388)零漂移运算放大器确保 在温度范围内的精度、而 THS4281 控制稳定时间、正如我前面所示(见下文)。

    如果上述三个选项都无法 正常工作、您可能需要将电压基准数量增加一倍、以便将每个选项支持的通道数从 14 个减少到 7 个。

    e2e.ti.com/.../OPA328-reference-buffer.TSC

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    您好、Marek、

    1.好的、我将采用前面建议的 OPA388 DFB 电路、并查看其在 200ksps 下的性能。 在获得用于缓冲器的芯片的 VREF 数据后、我将对结果进行仿真并告诉您。  

    2.如果上述做法不可行、则应研究 OPA328/复合缓冲器解决方案。

    3.从您的回答来看、您会发现 14 个模拟通道的驾驶电平转换存在一些问题? 您能详细说明一下吗?

    4.最后、似乎有 TI 的一些文章 (https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SSZT999) 介绍了如何使用 RISO+ DFB+RFx 缩短稳定时间。 我知道这在线程中被多次询问、但我想知道您对复合缓冲器与 RISO+ DFB+ RFx 解决方案的看法。  

    此致、

    JK

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    Marek,

    我与芯片供应商进行了沟通、获得这些内部架构数据需要一段时间、一旦获得这些数据、我将更新线程。  

    此致、

    JK

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    3.关于您对我关于每个参考电压可能需要减少通道数量的评论的问题,我认为所有 14 个通道都是按顺序扫描的,这将导致需要将稳定时间缩短至 16 位分辨率。  

    4.  Riso+ DFB+RFx 方案用于 在与 Aol 曲线相交之前使 1/β 噪声增益平坦、从而有效限制相位降低。  但是、如果您的相位 裕度未降至 20 度以下、我认为没有理由实施它。

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    您好、Marek、

    3. YES 频道将按顺序扫描。

    4.明白了。  

    再次感谢您的出色支持。 我们将针对点 1 和点 2 更新您。

    此致、

    JK

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    很高兴为您提供帮助。  

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    您好、Marek、

    遗憾的是、获取芯片内部详细信息需要更长时间、因为支持团队无法直接获取这些详细信息。 我仍在跟进他们、因此我将立即关闭此案例、一旦获得一些数据、我将返回一些结果。

    此致、

    JK

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    您好、Marek、

    我得到了结果。 请参阅以下内容:

    OPA388 基准缓冲器。

    缓冲器基准测试电路具有内部寄生电容、开关和内部采样电容 (1.5pF)。 假设所需的采样速度为 89.2ksps、则将基准切换 16 倍(由于 16 位)至 1427ksps、因此约为 2.5Msps。 初始电流尖峰为 6.5mA 时、稳定时间似乎为~15.5ns。 此电流尖峰类似于芯片管理器。 在某些情况下确认的瞬态值可能是 5 –6mA。 另外、假设输出内部 1.5pF 电容器可能会连接到比较器、它已被 100Meg 端接。 我将稳定时间监测为正好在电流瞬态之前和之后 VOUT 迹线上的差异 、对于 0.5LSB、在本例中为 19uV (1 LSB=~38.14uV)

    您为 CF = 1uF、RF = 1.5K 的 OPA388 提议的原始电路看起来具有更多的稳定时间。 当 CF = 0.33uF 且 RF = 1.8K 时、稳定时间接近 15.35ns。 所有结果供您查看和评论。

    OPA388 缓冲器稳定性

    两个缓冲器电路 (CF = 1uF、RF = 1.5K 且 CF = 0.33uF、RF = 1.8K) 似乎都在 PM 接近 85'时保持稳定、但在 PM 之间下降到接近 7'。 但是、瞬态仿真似乎是稳定的。 我记得上面的主题中提到过 DIP 保持在 20'附近、但根据稳定性标准、电路是稳定的、那么您是否希望添加任何注释以供我参考、尤其是在 PM DIP 方面?

      

    此致、

    JK

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    该电路看起来非常稳定、没有过冲(见下文)、因此、只要它足够快地稳定下来、符合您的采样率、使用 OPA328 就不会出现任何问题。

    e2e.ti.com/.../OPA328-reference-buffer-dual-feedback-_2800_2_2900_.TSC

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    您好、Marek、

    感谢您的响应和支持。

    此致、

    JK

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    很高兴我能提供帮助。  祝您的项目顺利!