[参考译文] TL071：设计审查

你好，Jonathan：

我想我们谈论的是IC1？ 当来自函数发生器的输入信号电压为负值时，单个提供的IC1的输入电压将离开IC1允许的输入电压范围，即大于+0.5V。 当您甚至超出TLC071的电源电压时，您可能会面临IC1损坏的风险。 因此，当您的生物负载应由交流信号驱动时，IC1不应由单个电源供电。

您能详细介绍您的生物负荷吗？ 它是否具有电阻性？ 是否连接了电缆？ 它是否会产生EMF (电压)？

Kai

您好，Kai和Jerry，感谢您让我知道我不应该使用单电源来接收交流信号。 尽管IC1能够正确驱动负载，但IC似乎需要的都是双电源？

负载的工作方式或多或少类似于连续RC传输线，尽管我们对其偏离这一条线感兴趣。 它由夹在电阻 Cr和Au层和另一Cr和Au层(涂在玻璃玻片上)之间的缓冲盐水溶液组成，可用作接地电极。 这全部用环氧树脂密封在一个腔室中。 溶液中的离子作为分布式电容器，通过电阻性金属层旁边的双层形成。 我们可以改变此层的电阻。

IC1的反相输入通过BNC电缆连接到此负载。 我认为它不会产生EMF。

另一个问题是当前读数相当嘈杂。 如果使用DIN导轨+/- 15V电源，噪音会很大，如果使用+/- 16.9V电池，噪音会更小。 我已经将 去耦电容器放入。 我想知道我应该使用什么运算放大器，或者如何修改电路以降低电流-电压转换器(IC1)和差分电压放大器(IC2)组合中的噪声。 这是否与偏置输入电流I_BIAS和偏置电流I_OFFSET有关？

您好，Jerry：
感谢您的建议。 我来看看。 但此系列是否具有DIP-8封装？ 这样会更好，因为我在实验室中将电路焊接到Veroboard。 您可以将链接发送给我这个家庭吗？ 我想我的应用需要低噪声，所以我想知道我们是否为该系列的80mA输出交易了任何特性？
三个

您好，Tri，

尽管407.9024万尽管IC1能够正确驱动负载，但IC似乎需要的都是双电源？

是的，如果您想继续此电路。

负载407.9024万负载的工作方式或多或少类似于连续RC传输线

您能否指定此传输线路的总电容？ 我提出这个问题是因为OPAMP输入处的电容负载过高会破坏OPAMP的稳定性。

您可以这样做：

e2e.ti.com/.../jonathan_5F00_tl071.TSC

e2e.ti.com/.../jonathan_5F00_tl071_5F00_1.TSC

C1表示传输线路的不可避免的电容。 所以不要添加C1。

另407.9024万另一个问题是当前读数相当嘈杂。 如果使用DIN导轨+/- 15V电源，噪音会很大，如果使用+/- 16.9V电池，噪音会更小。 我已经将 去耦电容器放入。 我想知道我应该使用什么运算放大器，或者如何修改电路以降低电流-电压转换器(IC1)和差分电压放大器(IC2)组合中的噪声。 这是否与偏置输入电流I_BIAS和偏置电流I_OFFSET有任何关系

不稳定可能是噪音的原因。 可在IC0的输入处添加低通滤波器。 电源电压应来自合适的稳压器(如LM7815/LM7915)7915)，例如四个1k电阻应增加到2k...10k。 在差分放大器上从+输入到接地以及从-输入到输出添加相同的NP0滤波器盖。 以33p...100p开始。 在最后一个OPAMP的输出上添加100R隔离电阻。

如果液体中存在任何动态，噪音也可能来自化学过程本身。

最后，当生物物理样本的阻力太大时，IC1本身就会变得不稳定。 在这种情况下，将电阻器安装在100R至1k范围内，并联至生物物理样品(我的电路中的R1)，以确保最小增益，防止失去相位裕度。 用我的模拟来玩一下。 另一方面，如果生物物理样品的电阻过低，IC1的增益可能会变得巨大，这会导致OPAMP噪声，生物物理样品噪声或来自函数发生器的噪声的高度放大。

为了优化电路，您应该了解传输线路的电容和生物物理样品的电阻范围。 为了获得最佳性能，应以某种方式限制电阻范围。 它既不应太小，也不应太大。

Kai

好的，我需要一段时间才能理解您推荐的所有内容。 很多事情对我来说都是新的。 我理解这一点

Jonathan_tl071.TSC[/报价407.9126万报价]

这有一个推拉缓冲器。 这既可以向样品提供信号，也可以测量电流，电流现在由运算放大器和电源提供。

顺便说一下，样品的总电容约为25μF μ F。

我在该样品中输入的均方根电压小于1 V (通常为100-500 mV)，因为我们不希望在腔室中发生电解。

我将研究您对进一步降低噪音的建议。

如何顺便打开TSC？ 这是一种创建和虚拟测试电子电路的工具吗？

嘿，Tri，

您可以使用TINA-TI打开.TSC

以下是下载该软件的链接： https://www.ti.com/tool/TINA-TI 

最佳，
杰瑞

您好，Kai和Jerry，

“@Jerry，谢谢你把我指给TINA。 我想我开始了解如何使用软件。

@Kai：让我澄清一下我对一些TSC文件所说的话。 我想知道是否应该添加一些电阻器以确保输出功率不会太强。 之前，我制作了PushPull缓冲区，如中所述

e2e.ti.com/.../Tri_5F00_push_5F00_pull_5F00_1.TSC

当我把这只PushPull连接到它时，它把我的样品烧坏了。 我怀疑这是因为+/- 15V电源通过晶体管直接连接到样品。

为了将电流限制在某个最大值，我添加了一些类似的电阻。

e2e.ti.com/.../Tri_5F00_push_5F00_pull_5F00_2.TSC

根据您的建议，我还重新安排了它，以便将电流转换为电压。

我的问题是，添加电阻器R1和R3是否会像我那样帮助限制我想要的电流？ TRI_PUSH_PULL _2的输出电压不是正弦波。 这是因为这是2个正弦波的总和还是差异？

另外，您能否解释一下(+/-IN)和+/-in跳线所限定的电路是什么？ 它的功能是什么？

我将我理解的您的建议纳入了以下电路
e2e.ti.com/.../voltage_5F00_clamp.TSC

您是否可以直接查看并编辑您认为最适合的文件？

谢谢！
三

您好，Tri，

嗯，我25µF这条赛道太难了。 这只是OPAMP输入到接地的电容太大。

Kai

您好，Tri，

我会用一个相当老的学派把生物物理样本和0.1R并联电阻串联起来，放大这个并联电阻上的压降。 这将大大缓解这种情况：

e2e.ti.com/.../jonathan_5F00_tl071_5F00_4.TSC

您会注意到，由于您的生物物理样品的极端电容，带宽不能很高。

为了减轻此电路的电流限制，电源电压降低至+/-9V。

如果应将偏移电压降至最低，则可将大电容串联到R1。 此外，也可以使用TL071的偏移调整方案。 当然，也可以使用输入偏移电压较低的OPAMP。 但在这种情况下，相位导联补偿必须得到补偿。

相位余量相当好：

e2e.ti.com/.../jonathan_5F00_tl071_5F00_3.TSC

Kai

短路电流限制为大约73mA：

Kai

您好，Kai，

我对您的设计和建议有几个问题。 作为一个物理学专业，我还在学习很多关于电子学的知识，所以如果你们能帮助我澄清这些问题，我真的很感激。

1.设计左下部分(带问号)的功能是什么？ 我看不出来负载中的电压与交流电源的电压是如何相同的。



二.  

为408.0507万为简化此电路的电流限制，电源电压已降低至+/-9V。

假设我想继续使用+/-15V电源， 我是否可以增加R4和R6以显示200欧姆？

3.   

</s>408.0507万

您会注意到，由于您的生物物理样品的极端电容，带宽不能很高。

[/引述]

在我的应用中，我实际上想要探测频率高达100 kHz。 有什么方法可以提高带宽？ 无论OP AMP和BP晶体管如何，报价中的限制是否相同？ 或者我们可以选择其他运算放大器和晶体管？

实际上，我用TL071IP和 MJE2955T以及 MJE3055T构建了一个推挽式缓冲器的变体，如下所示

最初的输出是一个干净的正弦波，但它不是很稳定，当我尝试将它连接到不同的负载时，它会变形。 我不知道为什么会发生这种情况。

我用这个版本做了一些数据 ，看起来我可以达到50千赫，有我描述的那种生物物理负载。

4.我不明白你的意思。

如果408.0507万如果偏移电压应最小化，则可以将大电容串联到R1

和这个

此外408.0507万此外，也可以使用TL071的偏移调整方案。

5.现在我在项目中考虑了这种初始设计

此电路中的低通滤波器功能是否可滤除电流测量中的噪音？ 假设我的信号为50 kHz，如果我将低通滤波器设计为切断频率为100 kHz，它是否有效？

6.  

我能否使用此同相放大器或其他产品来实现此目的？



我知道这个问题很多，但如果你认为我们最好在缩放方面讨论这个问题，那也会很好。

提前感谢您的参与，
三

您好，Tri，

1.</s>408.0735万 设计左下部分(带问号)的功能是什么？ 我看不出负载上的电压与交流电源的电压是如何相同的。[/QUOT]

OPAMP在此处以增益或2V/V运行。 这有稳定性的原因，因为增益为1V/V的单位增益推杆的稳定性要差得多。 R1和R2设置增益，由于这是一个同相放大器，而R1=R2，因此增益设置为2V/V

事实证明，R1和R2的值大于100R是不利的，会导致电路带宽更低。

C2是一个非常重要的组件。 它是相引线电容，可恢复相位裕度并使电路稳定运行。 如果没有这种非常重要的相位引线电容，则无法运行此电路。

R3和晶体管将反馈回路中的OPAMP输出与电容负载隔离，并引入相位滞后。 另一方面，C2将OPAMP的输入直接连接到OPAMP的输出，从而引入补偿相位引线。 该方案看起来像所谓的双反馈方法，在TI关于稳定性的培训视频系列中讨论了该方法：

https://training.ti.com/node/113.8805万

我稍后会回答其他问题。

Kai

您好，Tri，

1.</s>408.0735万 设计左下部分(带问号)的功能是什么？ 我看不出负载上的电压与交流电源的电压是如何相同的。[/QUOT]

C1和R7是您的生物物理样本。 我假设R7的范围为10R...1k。 是的，R5是测量电流的分流器。 其目的是使分流足够小，以便信号电压几乎在生物物理样品中完全下降，而在分流中仅下降一小部分。

如果408.0735万如果我想继续使用+/-15V电源，我可以 将R4和R6提高到200欧姆吗？

问题在于R4和R6不能变得太大，因为这会增加不需要的相位延迟。 因为你说只有大约500mV被应用到生物物理样品，所以不需要太高的电源电压。

您可以尝试增加R4和R6，但必须确认相位余量仍然正常。

在408.0735万在我的应用中，我实际上想要探测高达100 kHz的频率。 有什么方法可以提高带宽？ 无论OP AMP和BP晶体管如何，报价中的限制是否相同？ 或者我们可以选择其他运算放大器和晶体管？[/QUOT]

在100kHz时，25µF Ω 的阻抗为0.064R。 应用500mVrms将导致通过生物物理样本的7.9安的电流，这听起来有点不切实际。

我408.0735万我实际构建了一个带有TL071IP和 MJE2955T的推拉缓冲器变体 ，如下所示

缓冲级中的晶体管越大，接点电容越高，提供相位引线补偿就越困难。 您可以尝试选择功率稍高的晶体管，如1.5A晶体管BD135/BD136。 但是，用10A晶体管MJE2955/MJE3055替换3055替换BC550/BC560对我来说是非常不现实的。 那么，您需要一个缓冲区。  

我408.0735万我使用此版本获取了一些数据 ，似乎我可以在我描述的生物物理负载下达到50 kHz。[/QUOT]

您说过生物物理样品的电容为25µF μ F。 这不是25µF？

如果408.0735万如果偏移电压应最小化，则可以将大电容串联到R1

TL071的输入偏移电压也将被2V/V的系数放大 与R1串联的电压上限将使直流增益从2V/V降低到1V/V，从而使整个生物物理样本中的直流偏移电压下降。

此外408.0735万此外，也可以使用TL071的偏移调整方案。

TL071数据表在图7-3中显示了如何将输入偏移电压归零。 我提到这一点是因为直流电压在您的生物物理样本中下降可能是不需要的。

我408.0735万我可以使用此同相放大器或其它产品来实现这一点吗？[/QUOT]

是的。 您甚至可以将增益设置电阻降低10倍。 您可以与低增益设置电阻器串联安装一个电流保护罩，以保持低直流偏移电压。

我408.0735万我知道这是一个很好的问题，但如果你认为我们最好在缩放上讨论这个问题，那也会很好。

我在这个讲坛上的贡献，我在我的欢乐时光里做的。 我没有得到任何资金。 开始进行缩放讨论将远远超出我的可能性

Kai

[/quote][/quote][/quote][/quote]

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您好，Tri，

我认为这里的关键点是，如果可能的话，您应该大幅缩小您的电路要求。 您能否尝试在电容和电阻方面制定一个生物物理样品的精确等效电路模型？ 25µF确定传输线路已形成，且该传输线路的电容确实为 μ F？ 这将是一条真正庞大的传输线。 您真的确定它是25µF？ 如果电容要小得多，则更容易找到合适的电路。

以及必须驱动的电流。 如果最大电流仅为50mA，则无需使用大晶体管。 是的，即使是合适的OPAMP也可以在没有任何缓冲阶段的情况下使用。

还是可以将应用程序分为不同的要求？ 您是否可以将更高频率的电路用于电容较低的生物物理样品，以及(反之亦然)电容较高的低频率电路？ 测量电流是否相同？

Kai

</s>408.0831万

您好，Tri，

我认为这里的关键点是，如果可能的话，您应该大幅缩小您的电路要求。 您能否尝试在电容和电阻方面制定一个生物物理样品的精确等效电路模型？ 25µF确定传输线路已形成，且该传输线路的电容确实为 μ F？ 这将是一条真正庞大的传输线。 您真的确定它是25µF？ 如果电容要小得多，则更容易找到合适的电路。

以及必须驱动的电流。 如果最大电流仅为50mA，则无需使用大晶体管。 是的，即使是合适的OPAMP也可以在没有任何缓冲阶段的情况下使用。

还是可以将应用程序分为不同的要求？ 您是否可以将更高频率的电路用于电容较低的生物物理样品，以及(反之亦然)电容较高的低频率电路？ 测量电流是否相同？

Kai

[/引述]

您好，Kai，

感谢您抽出时间回复我。 你提出了一个很好的问题，我刚刚对我的数据进行了一些调整，以确定 生物物理样品的电容。

样本如下所示

它们包括一个分布式(连续)电阻式二维层，与离子解决方案接触，我们可以将其建模为分布式(连续)电容。  μF电容约10-12 μ F。 请注意，生物物理样品1的后电阻 层为~Ω 50 μ m。 我有一个分析公式来分析这些模型电路的阻抗。

我可以相对自由 地设置连续电阻层的值(只需调整玻璃玻片上沉积的金属厚度)。

我猜样品与模型中的电阻不是完全一样的。 这可能解释了为什么使用我之前使用的电压钳，样品1可以高达100 kHz，样品2可以高达22 kHz？

我估计，此应用的最大电流将在50-100 mA之间，因为 任何大于该值的电流都将燃烧样品。 正如您所说，我们可以使用合适的OPAMP来实现这一点，我也有兴趣了解这种推拉式缓冲器。

我选择了大晶体管是因为我从Horowitz的《电子艺术》一书中了解到了推拉， 他们使用这些晶体管来获得大电流。 由于我不确定如何为我的应用选择晶体管，我决定先选择它们。

谢谢！
三

您好，Tri，

是的，这大大简化了设计。 您可以使用原始电路执行此操作：

e2e.ti.com/.../jonathan_5F00_tl071_5F00_5.TSC

e2e.ti.com/.../jonathan_5F00_tl071_5F00_6.TSC

这尚未优化。 但至少现在您已经知道如何继续，以及必须使用哪些技巧来让赛道运转。

您可以看到TL071的增益在10kHz周围显著上升。 由于TL071在这些频率下没有太多的增益保留，失真将显著增加。 您可能希望采用更快的OPAMP和/或通过降低R2来降低增益？

在任何情况下，这都是一个非常苛刻的应用程序，您需要花费一些时间和精力来使电路稳定运行。 相位引线电容C15是稳定性能的关键，找到合适的C15电容值将是此处的核心问题。

Kai

谢谢Kai，我将尝试不同的配置。

三