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[参考译文] TLV313:最大滤波器驱动能力

Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, TLV313, ADS1296
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/1106984/tlv313-maximum-filter-driving-capabilities

器件型号:ADS1296
主题中讨论的其他器件:TLV313、TINA-TI

尊敬的专家:

我的应用需要高输入阻抗。 因此、我将使用2个 TLV313运算放大器 作为 ADS1296的单位增益缓冲器。 它们还为我的 ADC 提供足够的共模输出电压(2.5V)。 我感兴趣的信号为0 - 10kHz。 ADC 调制器频率(据我了解、实际采样频率)取决于模式、为512kHz 或256kHz、这使其奈奎斯特频率达到256kHz 或128kHz。 在奈奎斯特频率及以上时、我希望输入信号具有显著衰减、以避免超过该频率的分量折返到我感兴趣的频谱中。

但是、我无法在 TLV313的输入端构建合理的(RC)低通、因为接地电容器会降低我需要的输入阻抗。 例如、TLV313具有1pF 的输入电容和截止频率为25kHz 的 RC 低通、与 TLV313的10kOhm 串联输入电阻结合使用(建议在合理的噪声水平降低输入电流)、 将需要一个630pF 的接地电容(因此会大大降低输入阻抗)。 我愿意在 TLV313输出级上构建一个强大的滤波器(例如三阶切比雪夫型)。 但是、我只发现 TLV313能够驱动高达1nF 的纯电容负载(TLV313运算放大器、第17页)。 如何知道这是否适用于更复杂的滤波器、包括 uH 电感、uF 电容和一些千欧?

这是我的电流设计(128kHz 时衰减有限->大约20dB):

因此、我的问题基本上是多方面的:

在 奈奎斯特频率下、我需要过滤/衰减信号的大小有多大?

2. 在单位增益缓冲器之后采用强滤波器的常见/良好做法是什么?

如何知道 TLV313在使用更高阶(切比雪夫)滤波器的情况下能否与复杂的 R-L-C 混合搭配使用? 我的 TLV 输出/我的 ADC 输入的电阻限制是多少? 我使用另一个 ADC 从 Analog 读取到、ADC 的串联电阻不能大于2千欧、例如、ADC 能够缓冲/获得足够的电流。 对于该 ADC、我找不到该信息。

µV、在32kHz 的数据速率下、我的噪声水平非常高:521 μ µV RMS 和5388 μ pp (5.4mV_pp)。  为了仍然能够获得正确的信号、我需要的最小输入信号(正弦波)是多少? 我在不同应用中搜索了一些 SNR、但仅找到非常一般的陈述。 我的输入信号的峰峰值电压应该是多少?   

5.从 ADS1296数据表中可以看到增益确实会影响我的噪声。 但是、如果我的噪声以两倍的增益将值减半、例如、根据我的想法、这不会给我太多的功率、因为我还需要降低输入信号强度。 µV SNR 基本相同(例如:µV 输入信号和增益= 1时的500 μ RMS 噪声;与1V 输入信号和增益= 2时的250 μ V RMS 噪声相同)。 我缺少什么吗?

任何意见都值得高度赞赏!

祝你一切顺利,谢谢!  Rene

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    尊敬的 Rene:

    [~ userid="523242" URL"/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumes/1106984/tlv313-maximum-filter-driving-capabilities"]我从模拟器件的另一个 ADC 中读取到、朝向 ADC 的串联电阻不能大于2千欧、例如、ADC 能够缓冲/获得足够的电流。 对于此 ADC、我找不到此信息。[/quot]

    请参阅数据表的图39。 室温下/-200pA 的输入偏置电流会导致输入串联电阻上的压降、这会增加 ADC 的失调电压。

    [引用 userid="523242" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1106984/tlv313-maximum-filter-driving-capabilities"]如果我使用更高阶(Chebyshev)的滤波器、我如何知道我的 TLV313是否能够与复杂的 R-L-C 混合工作?[/quote

    进行相位稳定性分析。 但当 R 较高时、TLV313应保持稳定。

    请将 R3和 R4替换为短路。 这是一个具有超低输入偏置电流的 CMOS 运算放大器。 无需输入偏置消除方案。 R3和 R4只会破坏 OPAMP 的稳定性。

    [引用 userid="523242" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forumer/1106984/tlv313-maximum-filter-driving-capabilities"] 在奈奎斯特频率下、我需要过滤/衰减信号的大小已经是多少?

    这也取决于您有多少不必要的噪声。 噪声越高、您所需的滤波就越多、反之亦然。 没有简单的答案。 最好用真实电路来检查它。

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    非常感谢您对马戏团的反馈! 因此、任何运算放大器输出都应该正常、因为我现在了解低 ADC 输入偏置电流 要求。 这很好、因此我可以构建更强大的滤波器! 我还将阅读 TI 提供的有关运算放大器相位稳定性的文档!

    您对问题4和问题5有什么反馈吗? 我的想法是否正确? 我们非常感谢您提供的任何建议或参考资料。 作为新手、最大的问题是向右/查找要查找的正确标签/关键字提出问题。

    再次感谢您、

    Rene

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    尊敬的 Rene:

    最好的信息来源是 ADC 的数据表。 是的、我知道、它很难读取、但它包含您所需的一切。

    要正确阅读数据表的表3和表4、请首先考虑您需要的带宽。 然后、考虑是否要使用内部 PGA。 PGA 需要什么增益? PGA 的第一个目的不是改善噪声、而是提供您所需的增益。 因此、某些增益设置可能会提供更多或更少的噪声、甚至提供相同的噪声、因此某些增益设置在改善噪声方面似乎毫无意义。

    Kai

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    您好 Kai、

    我不需要 PGA、因为我可以通过输入 阻抗调节输入信号幅度。 我认为我的带宽为10kHz (目标信号)。

    还有一个问题。 我查看了有关相补角稳定性的 TI 教程:

    https://www.youtube.com/watch?v=DfrPeUnfZ3U (请参阅6:57分钟)

    并使用示例电路对其进行了测试。 工作正常。 但是、我仍有一个疑问:在我的电路中、我的  RF = 0且 R1 =无限(单位增益缓冲器)。 那么、当我的增益 (或 Aolβ 或 Vo) 始终低于0dB 时、我如何才能找到相位裕度;请参阅此处:

    我找不到曲线的交叉点、因为您通常会检查 Aolβ 交叉0dB。

    谢谢、Rene!

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    嘿、Rene、  

    您必须右键单击曲线并选择相位裕度:  

    祝你一切顺利、
    卡罗莱纳州

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    尊敬的 Rene:

    您的输入信号过低、您会将输出驱动为饱和状态。 这样、OPAMP 就会保留其线性工作范围、仿真将失败。 增加输入电压、使输出脱离饱和状态。 例如:

    e2e.ti.com/.../rene_5F00_tlv313.TSC

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    感谢这款车型! 问题正在清除。 但是   、我并不清楚您所说的"...input 信号太低..."。 我们的模型中的输入(电压发生器)应该相同、并且由自动用于频率扫描的交流电压源决定、对吧?

    我们的型号唯一的区别是我使用的是单轨电源(+5V 和0V)、而您使用的是双轨电源(+- 2.5V)。 为什么? 在我的应用中、我希望使用单电源选项、因为我得到的输出电压摆动在2.5V 左右、这是 ADC 输入的最佳选择。

    2.如何使用电容器 C4、C5、C6、C7? 根据经验? 我 在 TLV313数据表中没有看到它们吗?

    3.我是否也可以使用两个并联运算放大器配置(我的初始设计)直接测试相位裕度? 我还计划在两个运算放大器输出之间使用一个电容器。 如果我无法使用双运算放大器配置确定相位裕度稳定性、我需要 在 输出端以缩放版本(可能是将该值减半)集成该电容器(在两个输出之间)。

    再次感谢您的参与。  非常感谢我们的宝贵对话、并期待您的回答!

    祝你度过美好的一天!

    Rene

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    尊敬的 Rene:

    强制 TLV313的输入电压至负电源轨(在我的仿真中为0V 或-2.5V)将驱动 TLV313的输出达到饱和:

    或者换句话说、输出不能再跟随输入电压。 OPAMP 不再线性运行、反馈环路超出稳压范围。 ->您的仿真将不起作用。

    增加一点输入电压、使输出脱离饱和状态、一切都正常。

    C4、C5和 C6是 TLV313的输入电容。 C7来自您的原理图。

    要仿真差分放大器(原理图中的 U1和 U2)、只需添加第二个 TLV313。 这样、第二个 TLV313的输出阻抗就包含在仿真中。

    Kai

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    非常感谢您的参与。 非常有趣的是、您需要明确地对杂散和输入电容进行建模! 我一直认为它们已经在宏模型中表示。   很好、您对此进行了澄清、否则我会在 PCB 上添加这些额外的电容。 =)

    好的、但更改频率扫描的电源是有道理的。 在我的应用中、输入不会接近电源(5V 和0V)、这 就是我以前从未遇到过饱和/非线性问题的原因。

    我 只有最后一个问题:为什么要测量运算放大器输入上的电压而不是输出电压(如 TI 教程中所示)? 在差分放大器设计中、无论我是测量您的方法(相位裕度70°)还是输出接地(7°)、都存在显著差异。 请参阅此处:

      

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    尊敬的 Rene:

    您可以这样做:

    e2e.ti.com/.../rene_5F00_tlv313_5F00_1.TSC

    C4...C6是 TLV313的共模输入电容和差分输入电容、必须通过这种类型的相位稳定性分析从外部连接到环路。 否则、由于隔离 L2和 L3、OPAMP 输出将不会看到这些输入电容。

    C3、L2和 L3只是"理想"电容器和"理想"电感的表示。

    分析的目的是通过"VG1"来激励 OPAMP 的"IN+"和"IN-"输入、并查看输入"(IN+)"和"(IN-)"的返回值。 输入信号和返回信号之间的阻尼和相位用于绘制"开环增益和相位与频率间的关系"图并计算相位裕度。

    我从 TI 的 Tim Green 先生那里了解到了这种方法。 它的优势是您不必使用 TINA-TI 的后处理器。 它还允许考虑 OPAMP 的独立输出阻抗特性。

    Kai

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    非常感谢! 感谢您花时间进行教学并 分享您的体验! 很棒的支持论坛!

    在 Kai 度过了愉快的一周!

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    谢谢、祝你好运

    Kai