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[参考译文] LMV7239:具有滞后振荡的非反相比较器

Guru**** 657930 points
Other Parts Discussed in Thread: LMV7239, TLV7031
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/1081211/lmv7239-non-inverting-comparator-with-hysteresis-oscillating

部件号:LMV7239
“Thread: TestTLV7031”中讨论的其他部件

您好,

我正在数据 表中的非反相比较器中使用配备 LMV7239M5/NOPB 的 PCB,该比较器采用滞后参考设计。

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmv7239.pdf?ts=1646046329074&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FLMV7239

在 SPICE 模拟中,这种方法效果很好,但在 PCB 上,当输入电压在 1.000和1.100V 之间时,电路会振荡,而不是滞后。

印刷电路板是双层的,底层有接地和5V 迹线,所有连接电路包括顶层的测试点。

调试过程中,我注意到当输出从5V 降至0V 时,正极输入短暂上升到外部施加的输入电压之上。 这会导致正输入高于负,而比较器输出再次偏高。 RC 衰减后,正极输入电压再次降至负极输入以下,且输出尝试降低,重新启动循环。

  

我在 R15上添加了一个10nF 电容器,以确保参考电压稳定,但这似乎还不够。 输入引脚之间的电容器确实有显著影响, 一个小电容器(33pF)足以稳定电路,但计算出的滞后效应会影响有效值。 从下面的测试中,我得出结论,1nF 恢复电路的有用操作,尽管如此,磁滞仍低于它应该达到的水平。
我想了解为什么会发生这种情况,以及如何避免这种情况。 当输出降低时,正输入上升的原因是什么?  

低于我在+和-输入之间使用的一些电容器值,以及一个假定为100mV 的流管。  
C = 10pF =>振荡,无滞后
C = 33pF =>勉强稳定,只有3mV 滞后。
C = 47pF =>稳定,13mV 滞后
C = 220pF  =>稳定,63mV 滞后
C = 1nF  =>稳定,78mV 滞后

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    你好,斯蒂夫,

    请勿在输入引脚之间放置盖子。 这可能会导致多个问题,特别是滞后。 基本上,您正在放慢速度,击败滞后——这实际上可能导致震颤或“爆震”

    我会将 R15上的10nF 电容器增加到1uF (陶瓷)。 输出转换时,输入上可能存在偏置电流瞬变,因此参考值必须是低阻抗点。

    请注意,LMV7239是一个高速(75ns)比较器,应被视为高速门。 随着输出转换,电源上有较大的电流峰值(5V 输入2ns!),因此绕过电源和布局至关重要。 你们做得相当好,但我会将 R17以直角放置到 R16 (低于 R18),以防止输出耦合回到正极节点。 我还会尝试在 C26上并联1uF (陶瓷)盖,以帮助处理供应瞬变。

    我还会在赛道周围洒几片地面,以加固地面——就像在 R15地面周围。

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    你好,斯蒂夫,

    保罗给了我们很多帮助你解决问题的建议。 有一种类型,R15上的10nF 电容器应替换为1uF 电容器(不是 R1)。

     不幸的是,模拟模型没有捕捉到真实的世界性能。 您的的另一个选择是增加设计的滞后。

    对于输出上的1kOhm 电阻器,我还 会考虑将其增加到10kOhm 以降低输出边缘速率。

    此致,

    应用工程师

    线性放大器业务单元|比较器产品系列(CMPS)

    此信函和任何相关信函中的所有信息均按“原样”和“带有所有故障”提供,并受 TI 重要通告(http://www.ti.com/corp/docs/legal/important-notice.shtml)约束

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    保罗,乔,

    感谢您的反馈。

    我在 R15和 R26上添加了1uF 0603 X7R 帽。 然而,当“温度传感器”电压介于1.040V 和1.065V 之间时,电路仍会振荡
    我注意到,当我用12pF 示波器探头测量引脚3时,振荡将停止,但滞后会显著下降,如您所述。

    我似乎对这一应用做了一个差的比较器选择? 它将用于缓冲和读取外部模块输出阻抗相对较高的模拟温度传感器。 所以我有一个慢信号,用一个高速比较器。 滞后必须保持100mV,因为这意味着10摄氏度的温度差。 当输入电压为1.1伏时,输出应降至0V,当输入电压降至1.0伏以下时,输出应降至5V。
    也许我应该切换到一个速度慢得多的比较器,您是否有任何建议建议认为哪一个比较器最适合温度测量应用?

    谢谢,
    步骤

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    你好,斯蒂夫,

    我认为问题是比较器电路的输入不是由快速放大器驱动的,当输出从高到低切换时,快速放大器可以完全吸收比较器输出信号的快速边缘。 通过 R18,快速信号被反馈至输入,输入通过增加针脚3的电压而不是降低来与之作出反应。

    因此,有一些补救措施:

    1.您将大量加速温度传感器信号的驱动器,以吸收通过 R18的快速边缘。

    或者,您将温度传感器信号输入比较器的-输入,而不是输入+输入,并提供快速滞后反馈。

    3.或者您选择较慢的比较器。

    您能否显示包含温度传感器的示意图?

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    您好,Kai,

    我没有温度传感器电路示意图,因为它是我们从第三方供应商处购买的模块的输出。  
    从过去的实验中,我了解到它的输出阻抗相对较高,并且需要缓冲。

    您认为 信号源可能是问题的论点确实让我走上了验证该部件的正确轨道。
    我使用 R&S HMP2030实验室电源来独立测试此电路,而不是使用温度传感器。 很明显,该特定 PSU 的输出波纹超出了规格,大约为200mV。

    这意味着,在 R15和 C26上添加1uF 上限后,比较器不再振荡。
    我认为振荡实际上是比较器的行为正常,但会触发大于电路滞后的输入噪声。

    我在 接地的 R17输入端添加了一个1uF 帽。 这+增加了动力轨和参考电压缓冲电容似乎解决了这个问题。 现在,电路的运行方式与我的预期一致。

    改进的原理图和 PCB:  

    感谢大家就如何提高电路稳定性提出建议,我会利用你们的建议来改进这种设计和未来的设计!

    步骤

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    你好,斯蒂夫,

    是的。 正如凯所说,假设使用滞后时源阻抗较低。 如果源阻抗接近或高于反馈网络,则该网络只会将输入上下拖动,因为源无法“抑制”输入。 您可能需要向上扩展反馈电阻器以提高模块的阻抗(负载)。 您还可以向上扩展 R15/R17分禾器以节省总供应电流。

    如果您不需要该速度,并且想要节省一些电量,请尝试使用 TLV7031,该 TLV7031可以直接替换 LMC7239。 它的速度也要慢得多,不应该“发出吱吱声”。