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] OPA197:输入阻抗与输出电压偏差

Guru**** 2510095 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA197

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/767377/opa197-input-impedance-vs-output-voltage-deviation

部件号:OPA197

大家好,
我的客户对OPA197有一些疑问。

他们评估了基于OPA197的电路,如下所示;

当R1的值为22k且为160k时,会得出与预期输出不同的结果。






测试条件

环境温度:25℃

Vs (电源电压(V +-V-)):10.8 V / 24 V / 30 V (单电源)

R1电阻值:22k / 33k / 47k / 62k / 82k / 100k / 160kΩ Ω

输入电压:0.20 V / 0.65 V / 1.10 V / 1.55 V / 2.00 V / 2.45 V / 2.90 V / 3.35 V / 3.80 V / 4.25 V / 4.7 V

每个应用电压的预期输出值:

            1.0 V / 1.4 V / 1.8 V / 2.2 V / 2.6 V / 3.0 V / 3.4 v / 3.8 V / 4.2 V / 4.6 V / 5.0 V

公式:    Vout≒0.8889 * Vin + 0.8222 [V]

当R1 =22k且输入电压为0.2V时,预期输出电压相对于1V低至20mV,输入电压变为0.65V或更高,几乎等于预期输出值。
R1为100k时,接近0.2V至4.7V的预期值。
此外,当R1超过160 k时,输出值也会变化。

问题;

1.可能的原因是什么?
什么是正确的R1值?  

3.我们相信,OPA197的设计适合于节能操作,因为它是基于其特性的FET结构。
  我们认为,没有必要将相当于使两个差分的输入电阻相当于双极电路。
  但是,在此次计算的等效电阻值试验中,出现了此故障。

  如数据表所示,我们采用了输入保护,漏电电抑制,EMI滤波器,
  反相保护功能,温度保护功能... ....
  上述现象是否有可能因这种独特功能的影响而出现?

根据我的基于TINA的模拟结果, DC结果没有问题,但相位裕度小于30度。
所以我 怀疑振荡,但实际电路上的输出波形是正常的。

此致,
Toshi
 

e2e.ti.com/.../opa197_5F00_original.TSC 

  • 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,Toshi:

    嗯,奇怪... 5伏电压是否绝对稳定且无噪音?

    我不会将电压表直接连接到OPA197的输出。 电压表可以显示相当大的输入电容,这会使OPA197变得不稳定。 我将直接在OPA197的输出端安装一个100R左右的低电阻电阻器,并将电压表连接到“冷”端。另请参阅数据表的表3。

    Kai
  • 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,Toshi:

    由于OPA197的输入偏置电流范围为几微微安,因此您不需要补偿偏置电流。

    如Kai所述,连接外部仪表时,使用隔离电阻器有助于隔离电容负载,并有助于提高稳定性,如数据表表表3所示。

    几个问题:
    您的V+电压电源是否良好旁路且电源电压稳定/无噪音?
    什么产生+5V电源,它是否稳定/无噪音?
    使用哪种类型的仪表来测量输出信号?

    谢谢,此致,
    路易斯
  • 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。
    Toshi

    我们尚未收到您的回复,因此我们将关闭此线程。 如需进一步讨论,请回复。

    谢谢
    Dennis
  • 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。

    你好,Dennis San,

    很抱歉我的回复太晚了。

    我的客户正在尝试重现相同的现象,并尝试通过隔离电阻来改善这种现象,但由于测量仪器等不是完全相同,因此无法重现,并且需要时间来回复。

    但是,关于输出波形,使用不同的电压表和并联示波器进行观察,但即使在无绝缘电阻的状态下也未观察到振荡波形。

    当1000 pF电容器连接到输出端进行测试时,振荡波形得到确认。

    无论如何,我想回答你的问题并更新电路信息。

    问题1. 您的V+电压电源是否良好旁路且电源电压稳定/无噪音?

    回答1. 是的,是的。 电源为Keysight E3.6312万A。

    问题2. 什么产生+5V电源,它是否稳定/无噪音?

    回答2:  5 V系列使用线性调节器Torex XC 6702。 输出电流300 mA,纹波抑制比为65 dB @ 1 kHz。

        关于5 V电源,周围有压缩机和压力发生器等机器设备,并且是在 容易产生噪音的环境中。

        如果不进行滤波,幅度为几毫伏的噪声将会进入波形。

    问题3. 使用哪种类型的仪表来测量输出信号?

    解答3.  万用表:Keithley 2100或Keysight 3.497万 A + 3.4901万 A

    OPA197用于传感器输出,其输出级具有保护电路,因此其电路图如下所示。
    输出级电容器是用于检查振荡波形的负载电容。

     O

    当我使用TINA进行模拟时,R1 =0时在交流特性中看到峰值。
    我认为输入偏置电流不会受到如此大的影响,因为它是在PA的顺序上,但为什么特性会发生变化?

    此致,
    Toshi

  • 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,Toshi:

    从原理图的角度来看,我看不出有什么明显的问题发生的原因。

    一种可能是高频噪声或波纹 被注入到+24V电源或+5V电源,或在输入信号点产生噪声/波动测量。  出现问题时,是否可以获得放大器输出,+24V电源和+5V电源和输入信号的示波器图?  请使用与OPA GND的极短连接将示波器探针放在电源针脚上。  随附一个带有示波器探头放置建议的pdf文件。  请参阅pdf文件的第8-10张幻灯片,其中使用短范围导线将探头连接到本地电路接地。

    e2e.ti.com/.../Noise-Free-Scope-Measurements.pdf

    第二个建议是确保PCB板已正确清洁以防止助熔剂污染... 留在印刷电路板组件上的残留助焊剂可表现为不需要的寄生电容和电阻。  高阻抗/低电流电路对助熔剂污染极其敏感。 使用异丙醇或去离子水对PCB组件进行正常洗手或清洁通常不足以清除所有助焊剂残留物。  磁通量被捕获在IC下面,在那里它可以形成不必要的寄生电容和电阻。 正确的印刷电路板清洁方法将取决于您使用的助焊剂类型。  随附一些有关助熔剂污染的附加材料,您可能会发现这些材料很有用。

    e2e.ti.com/.../clean_2D00_pcb_2D00_assemblies.pdf

    谢谢,此致,

    路易斯

  • 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,Toshi:

    作为Luis,我认为高频噪音和内部干扰可能是造成故障的原因。 如果将传感器安装到输入端,我会错过低通滤波。 将传感器信号完全未过滤到OPA197的+输入,这是个不好的主意。 因此,在输入中添加一个低通滤波器。 例如,您可以在1k电阻器后面的信号接地上添加一个盖子。

    然后,在OPAMP的+输入和反馈路径中有高阻抗电阻是不明智的。 使这些电阻器尽可能小,必要时尽可能高。 是否有任何理由在OPA197的+输入前放置一个86.6k电阻器? 这是否是输入偏置电流消除方案? 但你在反馈路径中忽略了10k电位计。

    然后,在OPAMP的反馈路径中(穿过10k电位计)没有相引线电容是不明智的。 即使只有22p...33p也能提供很大帮助。 在我的所有运算放大器电路中,我都有这样一个相位引线电容。

    最后但并非最不重要的是,在OPA197的输出端没有隔离电阻器是不明智的。 即使只有10...47R也能提供很大帮助。 在我所有的OPAMP电路中,我都有这样一个孤岛电阻器。

    请记住,OPAMP的输入和输出引脚处的HF干扰会显示非常奇怪的效果,因为在内部pn连接上拆除HF干扰时,这些连接的速度不够快,无法正确处理HF干扰。 因此,采取一切措施防止HF干扰进入OPAMP至关重要。 ->当信号来自传感器且传感器安装在粗糙的工业环境中时,请使用广泛的滤波。

    Kai
  • 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。

    此外,由于所使用的增益电阻值较高,电路将存在稳定性问题。 总输入电容1.6pF和6.4pF将与增益电阻器的并联组合相互作用,从而在闭环传输功能中实现零。 如果零值出现在配置的有效带宽内,则需要通过添加适当的值反馈上限来取消,否则会降低导致振荡的相位余量。  由于在f=1/(2*Pi*86.6k||10k*8pF)=2.22MHz时会出现零,因此它在配置的带宽范围内,因此您必须在10k电阻上添加一个反馈上限,值为C=10k||86.6k*8pF/10k =~7.2pF。

  • 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,Toshi:

    我很好奇。 您能否解决问题?

    Kai
  • 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。

    启山  

    感谢您的关注。  

    我已向客户提供了上述答案和基于TINA的模拟分析,  
    我的客户回复说,他将根据这些信息重新检查电路。
    然而,情况是他不能立即作出反应,所以我们暂时关闭了这一程序。

    如果我的客户有任何其他问题,我想寻求您的支持。

    感谢您的支持。

    此致,
    Toshi