[参考译文] OPA2156：具有输出摆幅的运算放大器差分放大器

尊敬的 Martin：  

电流控制器的 PWM 频率介于 250kHz 和 300kHz 之间。 运算放大器具有相当高的 25MHz 压摆率和 GBW 乘积、这可产生大约 2MHz 带宽且增益为 12.41[/报价]

如果我了解上述说明、您希望捕获 200300kHz 至 300kHz 之间的–3MHz 电流、那么您至少需要让 2.5MHz PWM BW 来捕获开关信号。  

请尝试以下操作、它可能对于应用来说已经足够了。 49.9k Ω||1pF 在–3dB 时约为 3.2MHz、并且似乎可以测量高达 300kHz 的信号（具有极小的衰减和足够的相位裕度）。 理论上、您需要略高的运算放大器 BW 或略微降低增益、例如降低至 10V/V   

运算放大器无法直接驱动容性负载、它需要在其前面放置一个电阻器（例如 100Ω 至<xmt-block1> 1kΩ</xmt-block>）、 1kΩ、但您应该在达到 2MHz 范围的 RC 滤波器中打开极点（可以看到 RC 滤波器的极点高达 1.6MHz）。  

e2e.ti.com/.../8510.OPA2156-Welding-07182025.TSC

请让我看看上述建议是否会奏效。  

此致、

Raymond

尊敬的 Martin：  

好的、我打开了主题。 您只需覆盖线程状态并再次打开它、因为您是客户。  

此致、

Raymond

您好 Raymond、

我又想提几个有关 OPA2156 和上述电路的问题。

我们使用 OPA2156、其电源电压为 10V 至 26V（单电源）。 您是否会看到任何性能（如偏置电压，失调电压等） 哪些因素会以显著的输出误差来影响输出结果（假设电压范围为 10V 至 26V 时输出电压偏差为 10%至 20%）? 数据表中有一些指标、在高于 18V 左右时、有些参数完全偏离了图表、但您无法分辨图表中有多少参数。

此外、我注意到、在我们的应用中、OPA2156 会变得非常暖和、并且也依赖于 OPAMP 的电源电压。 使用 12V 电压、I 可以在 34°C 周围进行测量、使用+24V 电压、I 可以测量 39°C。  
这会 让我感到惊讶、因为我不希望 OPAMP 会耗散这么多功率。 另外、电源电压对我的影响也非常大（从+12V 电源到+24V 电源的 5°C 在我看来非常喜欢）。

我们只在 U1000A 电路上看到这个问题（U1000B 电路似乎不受影响）、这意味着它可能与以下事实有关：U1000A 处理的增益为 12.4、而 U1000B 处理的衰减为 2.5。 无论是哪种方式、它都是单个芯片、因此电源电压必须影响两个 OPAMP、但显然不会影响。

如果您认为此运算放大器是错误的选择、请随时推荐其他产品。

谢谢
Martin

尊敬的 Martin：  

（假设电压范围为 10V 至 26V 时输出电压偏差为 10%至 20%）？

运算放大器的输出误差可能有多种来源、例如电源轨的纹波电压（例如开关电源）、差分放大器的电阻值不匹配、共模噪声、运算放大器增益等。  

此外、我注意到在我们的应用中、OPA2156 会变得非常暖和、并且还依赖于 OPAMP 的电源电压。 使用 12V 电压、I 可以在 34°C 周围进行测量、使用+24V 电压、I 可以测量 39°C。  [/报价]

我不知道 OPA2156 的负载是什么。 当 Vcc 电源轨增大时、运算放大器输出级上的功率耗散将增大。 功率耗散约为 (Vcc - Vout)* I_OUT + Vcc* Iq 电流。 因此、运算放大器温度的升高并不令人惊讶。  

例如、静态功率将增加 24V*ADC 5.2mA = 0.125W、这将是 12Vdc 的两倍。 在 39C 下运行是正常情况、不考虑高温。  

我们只在 U1000A 电路上看到这个问题（U1000B 电路似乎不受影响）、这意味着它可能与以下事实有关：U1000A 处理的增益为 12.4、而 U1000B 处理的衰减为 2.5。

增益是需要考虑的因素之一、因为运放输出端的噪声较高。 电阻器匹配是什么？ 如果担心输出噪声、您应考虑为应用提供 0.1%或更佳的电阻器容差。  我猜、运算放大器的选择是可以的、但差分放大器的配置可能存在某些问题。  

如果您有其他问题、请告诉我。  

此致、

Raymond

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您好 Raymond、

感谢您的答复。 电阻器必须全部为 0.1%、这是根据设计确定的、供应商已经验证了这一点。

电源轨确实有纹波（因为每次 MOSFET 导通时，运算放大器的电源电压都会下降）。 我尝试过判断是否没有为 OPAMP 提供外部电源。 我看不到输出随电源电压的变化有太大的差异。

这是我们仍然面临的主要问题、即输出结果（电流测量的放大模拟电压在 10V 至 26V 电源电压范围内变化 10 - 20%，并且电流控制器需要相同的设定电流）。 实际上在一些电路板上、我们会看到运算放大器的电流测量输出增加 20%、有时会降低 20%。 也就是说、如果元件容差决定 OPAMP 输出电压是以相同的设定电流上升还是下降。

OPA2156 的负载是来自微控制器的 ADC。 因此、除了微控制器 ADC 输入引脚外、您在上面原理图中看到的主要是什么。

至于输出负载：由于未组装 R1022 (10k)、因此 OPAMP 没有实际负载、但反馈电路上没有实际负载。 考虑到已安装的电阻（根据上面的原理图，我们将其降低了系数 10）、根据我的计算、功率耗散应该在 10mW 范围内、这不应该导致 39°C 外壳温度。 但好的、我同意、39°C 仍然可以、但热像仪将此区域显示为热点之一、这对我来说仍然有点不清楚。

需要说明的是、噪声在这里不是问题。 噪音其实还可以。 如上所述、当电流控制器处于活动状态时、当我们从 10V 调整电源电压至 26V 时、我们会看到 OPMAP 输出电压发生显著变化。 我们知道、电流控制器在整个电源电压范围内保持恒定电流也存在问题、这是可以的。 问题实际上是、我们有时会看到 OPAMP 的输出电压降低、有时会看到 OPAMP 的输出电压增加。 如果它总是一个增加,我不会抱怨,但必须有更多,比眼睛满足。

至于 GND、GND 已与电流控制器电源小心地隔离。

R1001 已更改为 1k、仍然具有相同的行为。

在我看来、输入 CM 电压正常。 在上述原理图中、您可通过使用 OPAMP +和 — 之前的分压器，假设 VSYS 为 10V 至 26V 来验证您自己。 我认为、我们有足够的空间来适应电源轨、并且 CM 电压总体在 10V 至 26V 范围内。 您同意吗？

这是电流原理图。

任何建议都非常感谢。

谢谢

尊敬的 Martin：  

我注意到波形上有振铃。 它是由 LC 滤波器产生的吗？

让我们尝试几件事。  

1.在 VSYS_HS 电源轨上放置 100 Ω 电阻并形成 LPF

2.在标记的位置添加 2.2pF。 输入差分放大器需要非常精确地匹配输入阻抗。 您的差分放大器的 CMMR 目前不优于 60dB。 您可以考虑通过增大 2.2pF 来限制运算放大器的 BW。 499k Ω 和 2.2pF 约为 145kHz。 因此、较低的差分放大器应与顶部放大器匹配、或与并联的 7.2pF/6.8pF 或 7.3pF 电容器为 159k Ω。  

3. Rsense 中可能有一些寄生电感。 尽管这些并联有助于很大程度上提高效率、但请确保单个的寄生电感小于 5nH。 例如、在 300kHz 下、阻抗约为 0.94m Ω、 50m Ω 的 4X 约为 12.5m Ω。 即使使用 1nH 的寄生电容（（Ls 之和）、也会得出 1.9m Ω、在理想情况下约为 1.9m Ω、约为 1.9m Ω(12.5+1.9)= 13%。 所以我可以看到、20%的 Isense 变化只是来自寄生电感。  

4.当 Fx = 300kHz 时,您的 LC 滤波器极点应至少为 300kHz 的 1/10 至 1/20。 我不知道系统的配置目标是什么。

请改进上面的一些电路、请告诉我、我们可以对 Isense 测量进行微调。 似乎您在当前模式下正在执行 DCM。 补偿了系统和负载中的所有极点和零点。  

此致、

Raymond