[参考译文] XTR111：带宽限制为20kHz

您好，Kai

感谢您快速而详细的回复！

我的理解是4mA ... 20mA电流回路接口通常用于低带宽信号，通常与长接线一起使用，与 电压信号相比，电流回路可提供更好的抗干扰性。

我将与客户核对使用案例详细信息。

此致

Ueli

谢谢你，Kai。

您好，Ueli：

如果您有其他问题，请告知我们。

谢谢，顺祝商祺！

路易斯

大家好，

正如Ueli所提到的，我在达到100kHz时遇到了问题，即使XTR111数据表给人的印象是应该能够达到1MHz。 我正在XTR111EVM板上进行测试，在该板上，我移除了输出滤波器，以尝试达到带宽限制(即使是在支付噪声时)，但不能超过20kHz。 我的应用需要200kHz的带宽，范围为4-20mA (无论典型4-20mA应用的带宽如何)。  

根据"动态性能"部分的建议，我更换了寻找较小CG的MOSFET，例如使用BSP92P，BSP316P和BSS192。 这种情况下效果很好，可能高达75kHz。 我还在XTR111的输出和MOSFET栅极之间添加了AB类，它与原始的BSP170P一起工作，同样，最大值约为70kHz，在这种情况下，我开始在输出上受到失真。 XTR111和 BSP170P之间的快速推杆在BW方面获得了类似的结果，但增加了相当多的噪声。 对于MOSFET更换件，我尝试保持良好的散热，因为一些最坏情况下的测试表明，此组件在室温下可能会预热到55C，而我的应用要求它能够在85C环境中工作。 所以这让我不敢购买小得多的包裹，尽管出于测试目的，我可以尝试看看我们能否获得更多的BW。

总之，我连100千赫的BW都看不到。 您对如何获得至少150或200kHz的频率有什么建议吗？  

提前非常感谢。

Patricio

您好，Patricio：

还有其他方法可生成4...20mA电流。 例如，改进的Howland电流泵可以作为替代方案。

您能否提供有关您的申请的更多详细信息？ 是否有电缆连接到电流源的输出？ 是否需要电流限制器？ 与当前电源连接的确切负载是多少？

Kai

您好，Patricio：

XTR111是 要求直流精确度的相对低频4-20mA电流变送器应用的最佳选择。  

数据表在"动态性能"部分讨论了XTR111输出电流上升时间对FET栅极电容的依赖性。  由于栅电容导致的大信号步进响应受到限制，该设备将不符合100-kHz信号要求。  此外，XTR111内部电流镜像的准确度依赖于多个单独内部电流源的动态匹配，从而在10kHz时产生一些输出毛刺噪声。 该器件最常在其输出端与RC滤波器配合使用，用于相对较低带宽的应用，其中外部RC滤波器的角频率通常低于10kHz。  例如，XTR111不是 HART调制解调器应用程序的最佳选择，因为HART应用程序具有严格的噪音和频率响应要求。

正如Kai所说，需要Howland电流源或不同的电流源电路来满足100kHz的要求。  随附的几个应用说明可能对Howland电流源有用。

如果您告诉我们应用的详细信息(电源，负载电感/电容/电阻要求以及噪声/精度目标)，我们很乐意为您提供其他电路建议。

An－1515－Howland电流泵综合研究

带缓冲电路的'改进' Howland电流泵

谢谢，顺祝商祺！

路易斯

您好，Patricio：

以下是速度稍快的4...20mA电流源：

e2e.ti.com/.../patricio_5F00_opa192.TSC

Kai

您好Kai，  

感谢您的回复。 在我们的应用中，MOS电流输出直接进入器件的输出连接器，在该连接器上，3 m 周围的电缆驱动电流至负载电阻器，电阻约为200欧姆。 必须正确选择电缆，以确保我们不会引入不需要的LC寄生组件。 不管怎样，对于我现在正在进行的测试，我在XTR111EVM板上使用RL (249 ohms)，因此是“理想的”条件。 不需要电流限制器，但不会造成伤害。 我们的应用原则上不能要求XTR111的电流超过21mA。  

我知道这款跨阻抗放大器可以以更加离散的方式进行设计，我感谢您的建议，但我希望XTR111能够满足我们的要求。 我现在用不同的输出MOSFET完成测试，它们的最大收敛速度约为70,75kHz。 我可能确实需要寻找一个不同的解决办法。  

谢谢！  

Patricio

您好，Patricio：

我有最后一个想法：XTR111数据表图3中给出的频率响应可能是较小的信号带宽。 因此，您需要使用非常小的交流信号检查XTR111的带宽。

当Rset设置为2k时，您是否可以通过在1...10mV范围内应用正弦波输入信号并由2.4V的直流电压叠加到Vin引脚来再次检查带宽？ 如果1...10mV太小，则至少要获取尽可能小的交流输入信号。

顺便说一下，测试期间XTR111的电源电压是多少？

您是否已经使用全新的XTR111检查了速度？

Kai

您好，Kai，  

我使用24VDC作为输入PSU。 对于输入信号，我使用的是具有2.5VDC偏移的3Vpp正弦。

我可以尝试一下您对小型信号交流的建议，也可以在全新的XTR111EVM板上尝试。  

谢谢，

Patricio

所以我尝试了一个新的板，也尝试了小信号，但我得到了同样的结果：(

您好Patricio：

在大型步进信号转换响应方面，EVM受栅电容的限制。  该数据表指定的上升时间通常约为~11μs º C，加载CGATE=130pF。

此外，在漏电处有10nF负载电容，还有几个保护二极管，它们可能会增加一些负载电容。  在  2kΩ EVM测量中，使用此晶体管，无需修改EVM板，我测量在RLOAD=5 µ V(0-2.5mA)上0-5V输出的约26us电流输出上升时间。

测量的转换速率0-2.5mA约为26µs μ A，噪声约为125mVpp。  

XTR111EVM使用具有典型门电容的外部PFET ZXMP6A13FTA：CGATE = 219pF。 (此电容可能有所不同，可能更大)

基于CGATE = 219pF的粗略估计最佳典型案例情景转换：

转换率(估计值)=(219pF / 130pF)* 11µs >~19µs  

我继续操作，删除了Cload=10nF和保护二极管以提高转换率；转换率提高到大约20µs Ω，这 相对接近上述估计值。  我尚未测量小信号带宽。

关于离散高侧电流源，与Kai建议类似，下面的应用说明中记录了一个高侧电流源设计程序。  应用说明示例使用低电压放大器，但如图所示，可以修改为使用36V精密放大器，例如OPA2192或OPA2197 (两者都是10MHz，36V放大器)，它们可以使用24V电压。

高端电压到电流(V-I)转换器-德州仪器(TI)

此外，附件中还有一个ppt文件，其设计与我一年前使用OPA2197 (或OPA2192)为客户提供的高端电流源进行的类似，此设计可根据您的需要进行自定义。  模拟的上升时间与1.8 Us的设计有关。 OPA2192提供更好的偏移漂移/精度性能，但这些放大器上的交流/转换速率性能相同，因此您可以使用其中一个放大器。  TINA模拟文件嵌入在Power Point文件中。

谢谢，顺祝商祺！

路易斯

e2e.ti.com/.../High_5F00_side_5F00_V_2D00_I_5F00_Converter_5F00_OPA2197forum.pptx 

您好Luis，  

非常感谢您的详细回复。 事实上，我在测试过程中也做了类似的工作，移除了二极管，保护装置和其他可能限制输入或输出路径带宽的附件。 我可以确认您的结果。 我测试了几个不同的MOSFET，并在XTR111和MOSFET栅极之间引入了AB级。 AB级显示出良好的结果，BSP170P将带宽扩展至至少65kHz。 但是，我更喜欢让设计尽可能简单，并减少外部组件(这是使用XTR111的主要目标)，避免使用AB级，该级只是为了证明确实有可能达到该BW。 一个很好的替换部件是BSP92P，我使用它达到了75kHz，没有任何输出失真，也没有进一步的不良影响，如热量，噪音等。无论如何，尝试不同的部件和技巧组合，我甚至都无法达到100kHz。 因此，不会为此应用程序选择XTR111。  

非常感谢您提供额外的材料，特别是仿真文件，我将在接下来的几天里深入了解这些材料。  

此致，

Patricio

您好，Patricio：

谢谢，这很有意义。  如有需要，请告知我们，

此致，

路易斯