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[参考译文] PGA204：PGA204 的 Linearit

admin
Guru**** 2473270 points
Other Parts Discussed in Thread: PGA204, JFE2140

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/1542406/pga204-linearit-of-pga204

部件号：PGA204
主题中讨论的其他器件： JFE2140

工具/软件：

我们在 数据记录器的前端使用 PGA 204

如果我们将信号直接连接到它的输入、线性度非常完美

我们想使用它来测量非常高的电压、因此在输入端添加了一个分压器 (5M 至 50K)（请参阅下图以供参考）、由于 PGA204 的输入阻抗为 10G 欧姆量级、因此该器件应该起作用

我们在两个端点上使用数字校准（基于 Fluke 校准器的 0V 和 800V）  

对于我们第一批大约 1000 个电路、这很好

对于第二批,当我们检查中点时,它显示线性问题,两个端点 0 和 800 完美匹配

Fluke 输出 PGA 204 的等效读数 两种方法
800 800.2 0.2
700 699 –1
600 598.1. –1.9
500 497.3. –2.7
400 397.3. –2.7
300 297.3. –2.7
200 197.6. –2.4
100 98.6. –1.4
0 0 0

问题可能是什么？ 感谢您的任何见解！

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    您好、David：  

    感谢您在 e2e 上发帖！  

    简单看一下、我预计输入偏置电流会导致较大电阻器引入的误差。

    如果您保持相同的比率但降低电阻、线性度是否会改善？  

    我很难理解您的表格、您能解释一下您的 PGA204 输出的 IN+、IN-和另一侧为 300 欧姆吗？

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    降低电阻会有所帮助

    300 欧姆只是输出上的负载、我切断了电路、希望简化这种情况

    IN+和 IN-连接至 Fluke 5100 校准器

    谢谢！

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    您好、David：  

    您能告诉我 VCC 的值是多少、PGA204 的增益是多少？

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    +/–15V（由 DCP010515 提供）、电路隔离/浮动、PGA204 上的增益为 1

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    您好、David：  

    根据我的理解、您能告诉我蓝色电路还是红色电路更能代表您的设置吗：  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    蓝色

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    由于这个电路是悬空的、接地不是实心的、下面我先对它进行一些测试

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    “接地“不在+/–15V 的中心、它可能与中心相差几伏、这是否会导致非线性问题？

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    嗨、大卫、  

    有趣... 您说的是红色接地正在移动还是黄色？  

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    黄色。 如上所述、该电路处于隔离状态/悬空状态

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    您好、David：  

    我预计接地漂移（以黄色显示）不会影响测量。 下面是我组装的一个快速 Excel 表格、其中显示了当存在接地漂移时、信号只是计为“共模“、因此被仪表放大器忽略： e2e.ti.com/.../ground_5F00_shift.xlsx

    您能否探测 PGA204 的 VIN+和 VIN-（引脚 4 和 5）、告诉我它们是否与我计算的假设相匹配？ 我想隔离器件和输入信号引入的误差。  

    祝您一切顺利、  
    Carolina

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    +/–15V 电源的最大 CM 是多少？ 在本例中、我怀疑 CM 可以达到 8V、正常模式信号约为+/–4V

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    嗨、大卫、  

    常见情况是相对于电源、对于 ±15V 电源、以下是数据表中的规格：  

    接地漂移必须为 7V 或–11V 才能开始成为问题：

     

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    因此 CM 似乎不是导致线性度不佳的因素

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    您好、David：  

    我同意、您是否能够完成以下操作？  

    您能否探测 PGA204 的 VIN+和 VIN-（引脚 4 和 5）、并告诉我它们是否与我计算的假设相匹配？ 我想隔离器件和输入信号引入的误差。  [/报价]

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    刚刚度假回来 我仔细检查电路、发现实际上涉及到一个部分、我认为它被继电器禁用。  



    由于 DN1 将电压钳制在 13.6V（以悬空“GND"为“为基为基准）、因此如果我使用 GND 作为基准、此处即是我读取的内容  

    V1= 786V
    V2=－7.86V
    V3= 13.7V
    V4= 0.13V

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    您好、David：

    很高兴听到您的声音！  

    如果“等效“PGA204 输出与突出显示的行匹配：  

    然后、我认为假设最大的剩余误差贡献是 PGA204 输入偏置电流中的电阻值、这是公平的。  

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    预计会出现增益误差、但我希望该误差是线性的、以便可以使用数字校准来解决该误差

    但结果不是线性的,就像狗腿（请看线程的第一个帖子）

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    您好、David：  

    Fluke 输出 PGA 204 的等效读数 两种方法 PGA 的输出（100.799 分频） 理想 误差百分比
    800 800.2 0.2 7.93857 7.93654 0.02%
    700 699 –1 6.93459 6.944447 –0.14%
    600 598.1. –1.9 5.93359 5.95240 –0.32%
    500 497.3. –2.7 4.93358 4.96034 –0.54%
    400 397.3. –2.7 3.94151. 3.96827 –0.67%
    300 297.3. –2.7 2.94943. 2.97620 –0.90%
    200 197.6. –2.4 1.96034 1.98413 –1.20%
    100 98.6. –1.4 0.97620 0.99207. –1.60%
    0 0 0 0 0 0%

    如您所见、此误差远大于我预计在 PGA204 中产生的误差。  
    由于该行为扩展到“一批“PGA204、而不仅仅是 1、因此我怀疑其他因素会导致该错误。  

    您能否使用输入“V2"和“和“V4"（“（移除（移除电阻器）重复实验、并直接应用较小的信号？ 这将有助于我们确定 PGA204 还是设置中其他因素导致的较大误差。  

    使用的电阻器的 ppm 值是多少？ 实验是否有相关的温度范围？  

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    拆下分压器 (5M/50K) 并仅施加小信号时、工作正常。 该电阻器的额定精度为 0.1%

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    甚至在中点？  

    电阻器的 ppm 值是多少？  

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    “拆下分压器 (5M/50K) 并仅施加小信号时、工作正常。 电阻器的额定精度为 0.1%“、是的、无论信号在+/–10V 之间、都能获得非常好的结果

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    纠正:我从第一批跟踪了几个,我们认为它是好的,并再次测试他们,并确认他们也有这个“狗腿“的问题,只是没有那么强大,所以我们的 cal 程序没有抓住它。 同样、当针对小信号拆下分压器时、PGA204 在旧批次中工作正常

    根据测试、PGA 204 在其前面具有较大的分压器/浮动接地时都显示类似的“错误“。

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    您好、David：  

    您能否分享电阻器器件型号？

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    2.5m  https://www.digikey.com/en/products/detail/stackpole-electronics-inc/RMCF1206FT2M49/1759724

    49.9K  https://www.digikey.com/en/products/detail/yageo/RT0805BRD0749K9L/1075926?s=N4IgTCBcDaIJ4EMDmBGAnCsAXATgWgDsATEAXQF8g

    谢谢！

    你有一个美好的周末！

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    您好、David：  

    感谢您的分享,我将运行一些计算,并得到你 — 快乐的周末！

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    您好、David：  

    下面是一些仿真数据、用于显示电阻器对 PGA 输入端的影响以及 Digikey 链路上指定的容差。  

    2.49MEG 电阻器为 1%、49.9K 电阻器为 0.1%。  

    对于我所有的 Monte Carlo 仿真,种子是 24 并且我假设均匀分布。

    当我运行 2000 个样本的 Monte Carlo 模拟时、与您的批次类似。  

    输入值 输出最小值 最大输出 最大 — 最小差分 值
    800 791.766 808.459. 16.693. 800.2
    700 692.795. 707.402. 15.402. 699
    600 593.824 606.344. 12.52 598.1.
    500 494.853. 505.287. 10.434 497.3.
    400 395.883 404.23 8.347. 397.3.
    300 296.912 303.172. 6.26 297.3.
    200 197.941. 202.115 4.174. 197.6.
    100 98.9707. 101.057 2.0863. 98.6.
    0 0 0 0 0

    我知道如何校准两端、考虑到容差、最大值/最小值的差值将是线性的。  

    现在、如果您考虑器件输入偏置电流也会导致误差：  

    并运行参数扫描、其中输入偏置电流可为 0 至 5nA：  

    Monte Carlo 仿真的输出如下、考虑到由于输入偏置电流不同、样本大小现在更大：  

    输入值 输出最小值 最大输出 最大 — 最小差分 值
    800 791.765 808.484. 16.719 800.2
    700 692.795. 707.427 14.632 699
    600 593.824 606.369. 12.545. 598.1.
    500 494.853. 505.312 10.459. 497.3.
    400 395.883 404.254. 8.371. 397.3.
    300 296.912 303.197 6.285 297.3.
    200 197.941. 202.14 4.199 197.6.
    100 98.9707. 101.082. 2.113 98.6.
    0 0 0 0 0

    如果您比较最大值/最小值差异、则更明显的是非线性关系。

    有些值超出仿真值、但请考虑、这种数学运算仅考虑电阻器的容差和输入偏置电流。 还有额外的误差贡献、但不限于噪声、输入失调电压等  

    我建议不要在端点 0 和 800 进行两点校准、而是 400 和 800。 如果这不起作用、如所述、请保持较低的电阻器值（以更大限度地减少 Ib 影响）并获得容差更严格的电阻器。  

    这是一个已压缩的 PSpice for TI 工程（也可由正常 PSpice 打开）、建议先提取该文件夹： e2e.ti.com/.../inputbias_2D00_2025_2D00_08_2D00_07T23_2D00_07.zip

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    感谢您发送编修。我们会重新检视您的建议。

    在我们仔细检查您的建议/结果后,似乎建议一个更广泛的错误,但不是对整个批次的非线性（狗腿类）的解释。  

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    卡罗莱纳州、有没有机会重新开票？ 如果可能的话、我想继续在同一个问题上进行进一步的讨论

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    嗨、大卫、  

    当然,我们总是可以继续工作它:)

    当您尝试相同的电阻比率但尝试不同的电阻比率时、您能分享这些器件型号吗？  
    您是否愿意尝试其他仪表放大器？

    如果没有、您能否实现 JFE2140 以将大电阻器与 PGA204 的输入隔离？  JFE2140 超低噪声前置放大器 此解决方案会引入轻微的直流误差、应通过程序进行校准。  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    我们需要 PGA 来为前端提供增益

    其他电阻器来自我们很久以前订购的 Vishay、并且器件型号不再激活

    因为 PCB 非常拥挤、所以添加它可能很困难

    我申请从 TI 下载 pspice（等待批准）、以详细了解 PGA204  

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    您好、David：  

    好的、我们可以转动的唯一真正旋钮是电阻值、Digikey 上有一些库存选项：

    为了降低输入偏置对误差的影响、可以保持相同的比率、并且新的电阻器为两个 1MEG 和一个 20k。  

    R1 和 R2 的电流消耗为 156mW、R3 的电流消耗为 3mW。  

    1MEG 有两个选项：  

    AGTF1206-TE-1004BT Venkel |电阻器| Digikey 市场

    RS73F1JTTD1004B KOA Speer Electronics、Inc.| Resistors | Digikey

    20k 有两个选项：  

    TFCR0603-10W-E-2002BT VENKEL |电阻器| Digikey 市场

    ERA-3AEB203V Panasonic Electronic Components | Resistors | Digikey

    这两者可以采用 0.1%容差进行仿真：  

    重要说明：电阻分压器现在是 101 的系数、不再像以前那样 100.7996。  

    当我运行 Monte Carlo 仿真+输入偏置参数扫描时、结果如下。 如您所见、最小值/最大值明显更接近。 数字校准只会 有所帮助。  

    输入值 输出最小值 最大输出 最大 — 最小差分
    800 798.553. 801.392. 2.839.
    700 698.733 701.219 2.486.
    600 598.914 601.046 2.132.
    500 499.095 500.874 1.779.
    400 399.276. 400.701. 1.425
    300 299.457 300.528 1.071.
    200 199.638 200.355 0.717
    100 99.8191. 100.183. 0.364
    0 0 0 0

    以下是此项的线性回归拟合线：

    正在考虑但没有股票期权、

    (1) 降低 2.49MEG 电阻器的容差、  

    (2) 将两个 2.49MEG 电阻器替换为一个 4.99MEG 0.1%电阻器、该电阻器可支持超过 100mW 的功率。  

    唯一有库存的选项感觉与设计需求太接近：  

    希望这对您有所帮助、  
    Caro

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    TI__Guru**** 2473270 points
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    通过更小的电阻器（5M -> 1M Ω）、我相信它会降低奇怪的狗腿效应、但为了真正解决这个问题、我们想知道为什么它具有如此奇怪的非线性。   Monte Carlo 仿真 仅显示非线性度可能在最小值/最大值窗口内、但没有解释为什么会发生非线性

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    您好、David：  

    您能否提供有关您的端点校准例程的更多信息？  

    我假设了以下几点：

    0V、输出为 0V。  
    800V、输出为 803V。  
    因此、校正算法将为每个输出提供–3V 的电压。  

    您能证实我的假设吗？  

    祝您一切顺利、
    Carolina