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] OPA354:OPA354

Guru**** 2473270 points
Other Parts Discussed in Thread: LMH32404, OPA354, TMUX1101, OPA2354, TINA-TI, LM7705, OPA857

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/1522768/opa354-opa354

器件型号:OPA354
主题中讨论的其他器件: TMUX1101OPA2354、LMH32404、 LM7705TINA-TI、OPA857

工具/软件:

您好、

我仍在等待有关在 LTSpice 中使用单轨电源支持仿真的 OPA354 问题的帮助、但我想应该是使用 PSpice TI_Orcad 的一些用户、否则我是错的。

此致。
Andrea Papi

  • 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、Andrea、

     很抱歉、我没能在上一个主题中回到您身边。 感谢您再次与我们联系。

     要回答上一个主题的问题、请执行以下操作:

    1. OPA354 在 2.5V 至 5.5V 的总电源电压下运行。 这意味着 VS+-(-VS) 必须等于和介于此限值之间。 对于+/–5V、总电源电压为 10V、这会违反此器件的电压。 不过、在+/–2.5V 时使用此电压、将等于 5V 的总电源电压、该电压处于器件限制范围内。 您可以在非对称电源以及+2.5 和–2.7V(电压等于 5.2V,仍在限制范围内)上使用我们的放大器。 对于选择的 RF/RG、增益正确、因为该器件用在同相增益中、因此 2.27kkOhm/330 Ω+ 1 等于 7.8V/V 最后、失调电压明显更接近 0V。 我会在 LTSpice 中尝试一下


    2. 它不在单电源下工作的原因是输入/输出电压违例。 OPA354 是一款轨到轨输入和输出器件、但仍有一些需要注意的余量。  

    对于 3.3V 单电源、放大器将接受–0.1V 至 3.4V 的输入电压、并可接受 0.1V 至 3V 的输出电压。 对于 10mV 的值、输入正常、但输出不能低于 100mV。  

    因此、您需要将直流失调电压调整为输出等于或高于 0.1V 但等于或低于 3V 的值。 通常、我们建议使用 1/2 Vs、在本例中该值为 1.65V:

    此致、

    Sima

  • 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。

    尊敬的 Sima:

    非常感谢您的帮助、但调试该简单电路时遇到问题、我想进行仿真、当然、使用双电源+/–5Vdc 超出了+Vmax 限值的范围、但我使用的是 OPA354、单电源轨电压为 3.3Vdc 且为 GND。 从我的仿真可以看出、Rf 为 2.7k Ω、Ri 为 330 Ω、然后增益 G = 1 + Rf/Ri = 9Vdc。 可以看出、我的输入信号是单极信号、是来自硅光倍增器的正脉冲。它将进入第一个放大器的输入端其输出端、然后进入带有模拟开关 TMUX1101 的峰值检测器电路、作为保持电容器 10nF 的复位信号。 如果我无法使用 OPA354 仿真单个同相放大器、则无法仿真峰值检测器电路。 复位电路来自 MCU 内的集成比较器、当峰值电压基准的正电压更高时、比较器将复位信号从 0V 发送到模拟开关。 我只对输入信号的计数器速率感兴趣、它用于 γ 和 β 粒子的速率剂量计。 您可以帮助我模拟工程中不起作用的模拟零件 (Ampli + Peak Dector)。 我们使用了所有 TI 组件、并且我们在设计这些电路板的协作中遇到了另一组(土耳其安卡拉)生产的总共 10 块电路板的问题。 我附加了工程模拟部分的仿真和方案。 我向您致以最诚挚的问候、非常感谢您在这项任务中提供的帮助。

    Andrea Papi   

  • 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、Andrea、

      对于仿真、当使用  3.3V 单电源时、放大器将接受–0.1V 至 3.4V 的输入、并可输出 0.1V 至 3V 的输出。 对于 10mV 的值、输入正常、但输出不能低于 100mV。 这就是为什么仿真和放大器不适用于此类输入的原因。 您需要在输入端添加直流失调电压/偏置 、如上一个回复中所示。

     感谢您提供的所有详细信息! 该测试用于 TIA 类型的应用、电路板是否直接出现在 TIA 输出端? 如果是、您是否会遇到振荡类型的问题、或者只是输出类型不正确? 如果 TIA 问题: 您的 PMT 输入电容是多少? 通常、PMT 需要较大的反向偏置电压、这往往具有较高的输入电容。

     或者问题出在第 2 级 0 和第 1 级、看起来是 AMP0 和 AMP1 之后的增益级、还是在 PH0/PH1 中?

    此致、
    Sima  

  • 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。

    尊敬的 Sima:

    非常感谢您的宝贵帮助。 但是、我在模拟和理解项目的不同部分时遇到了一些困难。 正如我在之前的电子邮件中所附、我们有一个带有 OPA354 的增益级和一个带有 OPA2354 的峰值检测器级、使用交流耦合来避免单电源运算放大器中的 100mV 基座、正如您在共模电压 (CMM) 问题方面提到的那样。

    OPA354 的输入端有一个多路复用器 TIA (TI 的 LMH32404IRHFR)。 如您所见,在四个通道上,我们有来自安森美半导体硅光电钳 50 欧姆的输入,这些输入交流耦合到 TIA。 您将看到 TIA 方案和详细信息、我们还通过 Balum 将 TIA LMH32404 的差分信号传输为单端信号。

    我想运行 TINA9 仿真、但在将 PSpice 模型从 TI 导入 TINA9 时遇到问题。 您能给我一些提示和技巧、让这个过程变得更简单吗? 或辅导或应用手册、了解如何将模型导入 TINA-TI 9。

    感谢你的帮助。

    此致。

    Andrea Papi

  • 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、Andrea、

     我对再次拖延答复表示歉意。 您的方框图适合您的应用、我看到的唯一问题是交流耦合、以避免由于单电源运行+输入/输出电压超出放大器而导致 100mV 削波。 即使在交流耦合涵盖的情况下、放大器仍会出现问题、放大器可能无法在线性运行中工作+长期运行中可能存在可靠性问题。 如果无法通过电阻分压器使电压与电源 发生偏移、我建议添加一个低噪声负偏置发生器。 该发生器可与单电源正放大器配合使用、无需提供负电源。 该发生器通常输出–100mV 至–300mV、这足以避免放大器在 VS-(VEE) 处饱和。  

     以下是使用 LM7705 的电路示例: https://www.ti.com/lit/an/sbaa373a/sbaa373a.pdf?、ts = 1753313982117。  

     对于有关将 PSpice 元件导入 TINA-TI 的第二个问题、以下是指南:

    提取 zip 文件夹、直到到达.lib、.cir 或.mod 文件。 通过选择“Tools",“,"New、"New Macro“ Macro Wizard“、然后浏览并选择.MOD 文件、将该文件插入到 TINA-TI 中。 按下“下一步“、从库中加载形状、然后选择具有正确数量的销钉的正确模板符号/形状。 选择下一步、根据网表中的引脚分配将引脚分配到符号的正确区域、选择“保存“、现在可以将其插入打开原理图中的任何位置。 以下是该过程的更深入的指南: http://www.ti.com/lit/an/slva527/slva527.pdf 和视频格式: https://training.ti.com/importing-spice-models-tina-titm-simulator。 本例中从图 3 开始。  

    谢谢您、
    Sima

  • 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。

    尊敬的 Sima:

    非常感谢您的帮助。 根据您的建议、如果我使用 LM7705 为 OPA2354 的 OP354 引脚 2 和引脚 4 的 GND 引脚供电、则可以避免在峰值和保持电路的输入和输出端放置交流耦合、如随附的原理图所示。

    峰值和保持电路的输出馈入具有可编程阈值的比较器。 该相同的比较器控制 TMUX1101 以复位保持电容器 C82、并且 STM32 微控制器在每次超过阈值时都会递增计数。

    在调试过程中、我还确定了 LMH32404 TIA 的问题。

    我们土耳其的同事直接使用了 TIA 的评估板原理图、但应连接 SiPM、以使输入电流进入 TIA、而不是电压。 此外、在 TIA 输入端使用 50Ω 电阻器处的脉冲发生器进行仿真时,我观察到平衡 — 非平衡变压器 Amp0 和 OPA354 的 Amp1 输入在下降沿上发生振荡。

    我附上了我们同事使用的评估板原理图的链接。 如果您可以验证与平衡 — 非平衡变压器的连接是否正确,我也将不胜感激。

    www.ti.com/.../LMH32404RHFEVM

    我想按照此方框图中所示连接 SiPM:

    但是、我们只提供正偏置、我需要将其连接到阴极。 您能否确认我的修改是否正确、这是否可以解决 TIA 的低放大问题?

    我在阅读数据时认为、每个 1µA 输入电流的 TIA 应该提供大约 20mV 的增益。

    感谢你的帮助。

    此致

    Andrea Papi。

    尊敬的 Sima:

    我附加了上面所示的振荡示波器图:

    振荡问题

    • 在 TI 变压器(平衡-非平衡变压器)的输入和输出端都会观察到振荡。
    • 振荡在信号的下降沿急剧表现。
    • 尽管作出了努力、但这种振荡的起源仍不清楚。
    • OPA354 的带宽和增益可滤除其输出端的该振荡。
    • 相关诊断材料包括标有的原理图和示波器屏幕截图 PRONET_1_OUT_TIA

    我还在使用 LM32404 搜索激光雷达的参考设计、但无法找到任何使用此芯片的汽车激光雷达示例的参考设计、包括在输入 FPGA 或 ARMMCU 等数字域之前详细介绍的所有模拟器件。

    非常感谢您的帮助、我们必须解决此类问题、因为我们必须复制其他 20 块电路板。

    此致。
    Andrea Papi。

  • 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、Andrea、

     是的、我完全建议使用 LM7705 为 OPA354(引脚 2)和 OPA2354(引脚 4)的接地引脚供电。 这将避免导致失调电压的负电源轨被削波。 如果不需要信号的直流信息、则不必移除交流耦合、但如果您确实要跟踪直流信号、可以将其移除。 否则、在 VS-处为器件提供较小的负电压对于保持放大器在非饱和/钳位操作中工作至关重要。

    LMH32404 TIA 问题

    是的、您是对的、连接的 SiPM 应该是 TIA 的输入电流源、并且不会在 TIA 的输入之前转换为电压。 TIA 将用于电流到电压的转换、同时保持系统稳定。 请参阅 LMH32404 原理图

    • 移除 R24、R28
    • 使用 0 欧姆电阻器短接 C52、C56
    • 短接 R22。 使用 0 欧姆电阻器的 R26
    • 移除 C54、C58、并建议在布局时将 SiPM 尽可能靠近 LMH32404 的输入端放置

    以上要点遵循、使用您分享的方框图完成了正确的 SiPM 连接。 我想仔细检查您使用的 SiPM 是电压还是电流输出。 一些 SiPM 具有用于电流电压转换的集成电阻器。 如果电流源为当前源、请继续执行上述要点和您的方框图。

    由于您使用正偏置(阴极偏置为正电压,阳极连接到放大器输入端)、因此您仍然可以使用 LMH32404。 不可用的功能包括:

    1. 集成的环境光消除功能将不起作用。 这意味着关于 IDC_EN 的问题是正确的、因为 IDC_EN 必须保持逻辑低电平、我们建议 驱动此数字引脚而不是让引脚悬空、因为快速移动瞬变可能会耦合到引脚中并无意中更改逻辑电平。
    2. 当光电二极管提供光电流(阴极偏置到正电压,阳极连接到放大器输入)时、当放大器输入过载(高输入电流使放大器饱和)时、软钳位将激活。 当软钳位激活时、放大器需要更长的时间才能恢复、这会导致脉冲拉伸/延长增加。 恢复时间取决于输入过载水平。 因此、当光电二极管提供光电流而不是快速恢复钳位时、软钳位是有源钳位。  

    感谢您的示波器拍摄! 这看起来像是脉冲信号上的振铃。 您是否能够在 R32 和 R33 处进行探测? 如果仍遇到相同问题、请在检查 SiPM 是否为电流输出而不是电压后执行上述要点。 另外、在设定的反向电压偏置下、您的 SiPM 内部电容是多少?

    谢谢您、
    Sima

  • 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 Sima、

    非常感谢您的重放、我正在修改方案、正如您在 TIA 的 SiPM 输入中所指出的那样。 SiPM 是 Onsemi 的 Micro FJ 30020 是电流输出。  在 Vbias 为 30Vdc(阴极)时、阳极的电容为 1nF。

      

    是的、R32 和 R33 上我在脉冲下降时仍然有一些振铃。

    我正在发送所使用的 SiPM 的数据。

    感谢你的帮助。

    此致。

    Andrea。

    e2e.ti.com/.../MICROJ_2D00_SERIES_2D00_D.pdf

  • 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、Andrea、

    我能够查看有关电路 TIA 部分的对话、我想知道是否实施了 Sima 建议的电路更改? 您提到您仍然看到这些问题、但希望确认它与更改有关。 未发送信号时、LMH32404 的输出是否会出现任何振铃行为? 或者输出是否只是 1.1V 的直流信号? 这种行为是否会随着跨阻增益的变化而变化?

    此致、

    Ignacio

  • 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。

    尊敬的 Ignacio:

    我将重放每个项目:

    1) 我仍然看到这种振铃,但 在这个时候没有进行修改。 该电路非常密集和复杂。 它是一种用于医学物理的便携式剂量计、用于测量 γ、β 和中子、而 TIA 可在不同时间用作三种测量的放大器和多路复用器。

    2) 我正在发送模拟硅光电倍增器信号偏头痛,正如你可以看到在第二级放大器的输出 OPA354 仍然可见的振铃。

    3) 在任何情况下,我都可以测试 TIA 输出,当没有信号发送在输入端。

     

    由于内部配置、如果输出负载电阻增加(而不是 100 欧姆)、TIA 增益可能会略高、但标称/典型设计值为 20kΩ、不打算由用户调节、 我相信它是由内部电阻值和架构固定的。

    非常感谢您的帮助。

    我发送了我最好的问候。

    Andrea。

  • 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、Andrea、

    感谢您提供的信息。 我想看看 LMH32404 的输出是否出现了这种振铃。 如果客户可以在第二级之前发送相同的信号并进行探测、最好看看是 TIA 级还是第二级。 是否有办法降低输入信号、看看输出减小时是否会出现此问题? 另一个潜在问题是器件的设置。 如果器件灌入电流、则必须禁用电流消除电路。 这意味着 IDC_EN 必须设置为高电平。 它当前设为低电平、我不确定它如何影响器件的响应。 为了排除这个问题、我建议将该布线接地、并尽可能使用某种外部导线将该引脚设置为高电平。 另一个建议是移除输出电容器 (C67 和 C70)、因为这些电容器会影响相位裕度。 我不确定它对电路的影响程度、但出于调试目的、我还会删除其他内容。

    此致、

    Ignacio

  • 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。

    尊敬的 Ignacio:

    是的、我将示波器照片附在 T1 变压器平衡 — 非平衡变压器输出端的探测点,OPA354 输入端、增益约为 10V/V  振荡发生在 TIA 的输出端、也直接出现在 Pair1+/Pair1-和 Pait2+/Pair2-(R32-33-34-35) 振铃中、也会使输入信号的峰值从 50mV 变为 25mV。

    目前、根据原理图、配置不正确、但系统尽管与硅光电倍增器连接有误、但仍采用拉电流配置。 当我将按建议进行修改时、将出现相同的拉电流配置、如 TIA 输入端的附加原理图所示。 我假设、在这种情况下、我们采用拉电流(不是灌电流)配置、我们需要将阳极置于负偏置、并将阴极连接到 TIA 输入、以实现灌电流配置、但只需稍作修改就无法实现。 那么、如果我的假设正确、则意味着 IDC_EN 应连接到 GND。

    对于相位裕度、我可以轻松移除 C67 和 C70、并尝试减少振铃。

    我向您致以最诚挚的问候,衷心感谢您在已经过预量产且非常紧凑且难以返工的电路板上帮助解决这些问题。

    Andrea

  • 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、Andrea、

    但配置对器件的影响会非常令人困惑。 这只是为了确认、当阳极负偏置且阴极连接到 TIA 的输入时、该器件会拉电流(光电二极管灌入电流)、在此配置中、可以使用消除特性。 如果光电二极管阴极为正偏置、阳极连接到输入端、则器件会灌入电流(光电二极管拉取电流)、并且必须禁用消除功能。 我想补充一点、根据该 SiPM 的电流范围、您可以考虑使用电阻器将电流转换为电压、并使用高带宽器件将该电压信号增益到所需的值。 您还可以使用具有较小反馈电阻器的分立式 TIA 设计来获取电流。 使用 LMH32404、该器件的线性电流范围约为 70uA、因为它具有较高的内部增益。 我认为您的电流范围高于此值、即使您确实在输入级进行了调整、这也会导致出现不理想的行为。  

    此致、

    Ignacio

  • 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。

    尊敬的 Ignacio:

    是的、我在 SiPM 和 TIA 输入之间混淆了。 在我需要实现的配置中、SiPM 在阳极上拉取电流、同时 TIA 输入会灌入电流;因此、IDC_EN 引脚应设置为高电平。 这非常困难、因为 PCB 有 8 层、LMH32404 封装非常紧凑、因此我不知道如何执行返工来将 IDC_EN 引脚拉高  

    我们必须使用 LMH32404、因为它允许我们使用引脚 M1-2-5 对不同的通道进行多路复用、如方案中所示。 我们只需遵循您 建议的方法:从 SiPM 阳极的原理图中可以看到、我们有电阻器 R21-25-29-31-24-28、可将电流转换为电压。 至少可以 在 50Ω 电阻器上看到大约的 40µA、产生大约 2mV 的 电压、然后通过 2kΩ 电阻器将其馈送到 TIA。 这对应于大约 1µA 、乘以 TIA 的 20kΩ 增益可得到大约 20mV 的输出。 在 OPA354 增加增益 10 的情况下、 峰值检测器的输入端电压达到约 200mV。 但是、我们遇到了 OPA354 输出端 TIA 输出端的振荡和失调电压方面的问题、根据 Sima 的建议、我们可能需要使用 LM7705 芯片来偏置 Opa354 和 Opa2354 (Peak_Detector) 的 GND。 我们必须解决这两个问题:将 IDC_EN 引脚置于高电平(用于振铃)并使用 LM7705 作为 OPA 中的输入共模误差、我们还可以增大从 50Ω 到 470Ω 的转换电阻器 R、以查看我们是否为 TIA 获得更大的输入动态范围、同时即使它没有完全优化也保持该配置。 50 欧姆上的电压拉出电流、TIA 灌入该电流。 等待您有用的意见和提示来解决这些问题在 10 板组装,我发送我的最好的问候.

    Andrea。