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[参考译文] INA138:INA138电流感应问题

Guru**** 682950 points
Other Parts Discussed in Thread: INA138, LMP7721, IVC102, DDC232, DDC112, DDC264, LMP7711
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/642130/ina138-ina138-curren-sensing-problem

部件号:INA138
线程中讨论的其他部件: TPS2.281万LMP7721IVC102DDC232DDC112DDC264LMP7711

尊敬的各位:

我在使用INA138读取电流时遇到问题。  我有一组光电二极管(参见随附 的示意图)。 相位二极管是 PD93-21C/TR8,Digikey代码1080-1374-1-ND。1374。 数组由9列乘7行组成。 要读取光电二极管电流,我使用INA138。 每个光电二极管都有自己的INA138和感应电阻(RS)。 要使用TPS2.281万负载开关IC读取每个电流光电二极管I独立电源行,为同一行提供所有INA138供电。 INA138的输出中有一个二极管(1n4148),所有二极管输出都连接在一起,并进入ADC,如数据表中的图18 (使用逻辑信号进行多路复用测量)所示。

通过光电二极管的最大电流为1.77uA,然后,使用RS= 280k,RS中的最大压降应为0.5V, INA138的引脚1上应得到IO= 100uA。 当RL= 21K时,我的ADC的最大输入电压应为2伏约。

如果在INA138关闭时测量RS中的压降,则测量0.04V (相当于0.14uA,环境光测量值)。 但是,一旦我向INA138 (TPS2.281万引脚3上的数字高电平)供电,RS中的压降将突然变为0.6V,INA138上的输出电压将变为2.5V。

有人能告诉我为什么当我打开INA138时,RS的压降会变为0.6V? 我的微积分是否正确? 有什么问题吗?

提前感谢!

Joaquin。

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    你好,Joaquin,

    INA138的每个输入上都有一个偏置电流,只有几uA
    如果R值足够高,此电流会在其上产生电压,然后设备会根据其增益放大。

    根据上述情况,您应该能够采取纠正措施。 实际上,您需要重新设计电路以适应低值感应电阻器,或使用具有较低偏置输入电流的设备(例如LMP7721),并提供适当的反馈以获得所需的放大级别。

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    Joaquin,

    Carlos是正确的-使用此电流并联放大器,输入偏置电流会使您尝试测量的电流相形见绌,从而使测量误差达到天文数字。 具有较低输入偏置电流(如仪表放大器)的器件更适合此应用。

    您可以看看IVC102,它主要用于光电二极管应用,具有模拟输出,并且FA中有输入偏置电流。

    另一种选择是使用专门用于光电二极管电流测量的设备,如DDC232。 它能够进行160US采样时间,累积高达350pC。 如果我没记错的话,160US x 1.7uA = 272pC,所以你可以使用范围6或7来测量直接进入ADC的光电二极管电流的全刻度,并通过串行接口读取20位数字化数据。 您也可以减弱信号并使用较小的范围或较长的积分时间。 DDC系列中的其他设备具有不同的信道数量和功能,作为一个选项,研究这些产品可能是值得的。

    9列x 7行是63个传感器。 DDC232专为菊花链而构建,具有32个输入,因此您可以使用两个设备轻松读取所有64个通道。 DDC264是外观和感觉相同的单个设备解决方案。 我们还欢迎您使用32 x DDC112设备,如果这更适合您的应用-所有设备都可以菊花链式连接。
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    非常感谢您的支持。

    我已经有了一个PCB与这款INA 138,因此更改设计需要时间和金钱。  为了避免这种情况,您认为如果我将RS更改为较低的值,它是否可行? 光电二极管的最大电流为2uA。 哪种电阻器可在0-2V范围内工作以获得和输出? 还是不可能?

    我认为数据表应该推荐这些设备使用的当前范围,我是这方面的新用户,我认为它会帮助像我这样的人。

    又是坦斯克,

    Joaquin。

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    您好,
    也许您可以再次帮助解决我的问题。
    假设我的INA138和更换RS问题没有解决方案,我想我必须使用LMP7721 (低输入偏置电流20fA)这样的放大器。
    现在我想再解释一下我的问题。 我的系统基于光电二极管的行和列。 一个列中的所有光电二极管都与多路复用器共享输入,在多路复用器之后,我有一个ADC。 为了测量柱中光电二极管的电流,我打开了该光电二极管的INA138,并关闭了同一柱中光电二极管的INA138的其余部分。 如您所见,在原理图中,二极管(1N4148)阻断了要测量的光电二极管的电流进入其他INA138。 我可以这样做,因为INA138上的输出是电流输出,而不是电压输出。

    我知道,如果我必须使用LMP7721,我应该将它用作跨阻抗放大器,这样光电二极管电流就会转换为电压。 我是否应该将此电压转换为电流,以便使用二极管阻止电流进入其他放大器? 或者,如果我使用跨阻抗放大器的电压输出,并且如果我关闭其它放大器,那么要测量的实际电压将会受到影响?
    如果我必须将电压转换为电流,您是否可以推荐一个电路拓扑?
    也许这是一个简单的问题,但我在这方面没有太多经验。
    提前感谢!
    Joaquin。
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    你好,Joaquin,

    正如上文Carlos和Jason所述,INA138在这种应用中无法正常工作,因为无论您如何扩展RS,偏置电流都将主导您的测量。

    如果Jason提供的解决方案不可行,则可以为您的应用配置LMP7721这样的设备。 您可以尝试将其用作跨阻抗放大器,但正如您提到的那样,如果您不能容忍二极管之间的电压降,则您将失去使用二极管或配置的能力。 困难在于,由于输出上有ESD保护单元,您不能假设运算放大器的输出在无电源状态下具有高阻抗。 一种可能是使用具有禁用功能的运算放大器,将输出级置于高阻抗状态,例如LMP7711。 您可以禁用输出,而不是切断一行的电源。

    或者,您可以考虑将LMP7721用作电流放大器,而不是跨阻抗放大器。 这将允许您继续使用输出二极管。 您只需要确保使用具有低正向电压降和低泄漏的二极管。 我在下面附上了一个概念设计。 您只需要根据系统中有意义的内容进行调整。

    e2e.ti.com/.../Photodiode-Current-Amplifier.TSC

    MUX和ADC之间是否有任何接口? 根据转换器的分辨率和采集时间,您可以考虑添加缓冲器来驱动ADC。

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    非常感谢Zak,当然也感谢帮助我解决这个问题的其他人。

    这最后一篇文章解释了如何解决未来新版主板中的问题,我将尽快重新设计主板。

    再次感谢。

    此致,

    Joaquin。