[参考译文] LM2902-Q1：输出异常

尊敬的 Ethan：

我想了解您对 LM2902-Q1 输出异常的原因的看法、以及我们应该如何改进？  [/报价]

您是否碰巧在 LM2902-Q1 运算放大器中使用开关电源作为缓冲器？ LM2902-Q1 的 5V 直流电源轨是什么？ 请使用 FFT 检查 5V 直流的纹波电压和频率分量。 我猜测 LM2902-Q1 的电源轨（例如 5Vdc）具有高纹波电压和高开关频率的噪声。 LM2902-Q1 中的 PSRR 无法衰减高频分量。 运算放大器缓冲器的输出具有大约 300kHz 的频率和+/–101mV 的纹波（几乎无法读取）。 我猜测您的电源轨具有大于+/–200mV 范围的高纹波电压、这是导致运算放大器缓冲器波形出现的根本原因。   

请让我知道我的猜测是否有效。 可能需要使用低 ESR MLCC 10uF 或大电容器来衰减纹波电压或滤除 LM2902-Q1 电源轨上的高频分量（例如使用 RC 滤波器）。  

此致、

Raymond

尊敬的 Ethan：  

此外、因为当 DSP 断开连接时、此锯齿输出将消失。 您认为它仍然与电源有关吗？  [/报价]

因此噪声与 DSP 模块有关。 DSP 的电源轨可能未正确去耦；PWM 和相关开关噪声可能耦合到 12VDC 上。 或者 DSP 在连接后吸收更大的电流、开关电源开始产生更高的尖峰幅度和/或尝试增加 PWM 频率来进行补偿（开关电源上的负载问题，请检查是否存在%LOAD_regulation）。   

当 DSP 低于最大值时、请要求客户使用示波器（而非 DMM）测量 12VDC 负载的影响。 比较连接 DSP 负载前后的 12VDC 电源轨波形。 我想您会看到纹波振幅和更高的开关频率分量之间会有很大差异（通过 FFT 频谱进行验证）。  

我猜是 LM2902-Q1 的输出噪声通过有噪声的电源轨耦合、而不是 SAR ADC 采样频率。 300kHz 频率可能是由开关电源产生的、它基于 1.6VDC（如何产生 1.6VDC）。 过孔是什么？ 请参阅下图）。 您可以要求客户在 LM2902-Q1 运算放大器（与 100Ω 电源轨串联）的电源引脚旁边插入 LPF/1F-10uF 滤波器、然后问题可能会得到解决。  

e2e.ti.com/.../LM2902_2D00_Q1-1p6Vref-08262025.TSC

如果您有其他问题、请告知我们。  

此致、

Raymond

尊敬的 Raymond：  

以下是客户提供的 V+（CH3，蓝色）、输入（CH4，绿色）和输出（CH1，红色）的波形。  

我们无法看到 12VDC 电源上有纹波。 我想指出的另一个现象是、如果将 Rfilt 从 100R 更改为 220R 或增加 1nF Cfilt、输出将恢复正常。  

您认为这与容性负载还是 SAR ADC 驱动电路设计有关？  

明天我将到现场进行调试、请告诉我任何建议。  

谢谢！

Ethan Wen

尊敬的 Ethan：

LM2902-Q1 的输出级与其他放大器略有不同、我怀疑这个问题可能与此有关。  

在现场进行调试时、 可以尝试将一个上拉或下拉电阻器与 Cfilt 并联、看看振荡是否有所改善。 请参阅  LM324 和 LM358 应用设计指南中的交越失真部分。  

此致、

Alex Curtis

您好 Alex、  

感谢您的建议。 今天我们试了三件事。  

• 将 Cfilt 从 1nF 降低至 47pF、Rfilt 保持 100 Ω。 振荡的 Vpp 从 110mV 增加到 176mV。 您可以找到如下所示的波形。  
  
• 连接一个与 Cfilt=1nF 和 Rfilt=100 Ω 并联的 10k Ω 下拉电阻器。 然后振荡得到很大改善。 我们几乎看不到 300kHz 振荡。 您可以找到如下所示的波形。  
  
• 保持 Cfilt = 1nF 且 Rfilt = 100 Ω、移除 10k Ω 下拉电阻器、将 LM2902-Q1 替换为 SGM8240-4 (2.2Mhz GBW) 和 OPA4171-Q1 (3MHz GBW)。 振荡就消失了。  

问题：  

1. 这种振荡的根本原因是什么？  
2. 根据“模拟工程师计算器“结果、该 SAR ADC 驱动放大器带宽应大于 48MHz。 是因为 GBW 吗？ 我们如何进行验证？ 我想您是否可以帮助推荐 10MHz GBW 放大器、但其他参数与 LM2902 类似。 然后我可以评估它是否由 GBW 引起。 你能推荐一个吗? 它们使用 TSSOP-14 封装。  
   [报价 userid=“472868" url="“ url="~“~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1557359/lm2902-q1-output-abnormal

   

   谢谢！

   [/报价]

谢谢！

Ethan Wen

尊敬的 Ethan：

我很高兴听到 10k 负载电阻器有所帮助。

 与 LM2902-Q1 相比、您测试的 OPA4171-Q1 具有更高的 GBW (3MHz) 和更快的压摆率 (1.5V/us)、因此能够更好地驱动 SAR ADC。 如前所述、LM2902-Q1 的输出级与其他放大器相比有一些限制、因此我的理论是、放大器的输出级产生了失真。 无论如何、使用 更高的 GBW 器件 是不错的选择。

如原理图下方的注释所示、计算器结果仅作为一个起点、因此有关选择滤波器元件值的更多详细信息以及选择缓冲放大器的标准、我建议查看下面的 TIPL 内容：

https://training.ti.com/ti-precision-labs-adcs-introduction-sar-adc-front-end-component-selection?context=1139747-1140267-1128375-1139106-1128643

以及这个较早的演示文稿、其中包含一些其他详细信息： /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/4478.PA_2D00_001--Optimize_5F00_SAR_5F00_converter_5F00_design-REV-b.pdf

此致、

Alex Curtis

您好 Alex、  

如前所述、LM2902-Q1 的输出级与其他放大器相比有一些限制、因此我的理论是放大器的输出级会产生失真。

为了证明这一点、您能否推荐一个具有相同 GBW 和 LM2902-Q1 但输出级不同的 P2P 放大器？ 我可以将其放入客户系统进行验证。  

谢谢！

Ethan Wen

尊敬的 Ethan：

我有这方面的建议： OPA202。  OPA202 具有真正稳定的输出级、具有低输出阻抗（50 欧姆）、用于消耗电流、并且是 1MHz 带宽。  然而、问题是输入共模范围仅比负电源轨高 1.5V。  上面所示的电路设置为 1.6 V、因此它应该可以、但它们不能低于 1.5 V

您能查看一下这个问题、让我们知道您的想法吗？

此致、
Mike

尊敬的 Mike：  

好的、谢谢！  

我会为它们应用 OPA202 样片。 如果我们验证 OPA202 没有问题、那么该问题的根本原因是 LM2902-Q1 的输出级。  

谢谢！

Ethan Wen

尊敬的 Ethan：

好的、让我知道它是如何实现的。

此致、
Mike