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[参考译文] OPA277:增强型 Howland 电流源、影响稳定输出电流的负载阻抗波动

Guru**** 1693050 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, OPA277, OPA551, OPA593, OPA454
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/1106956/opa277-enhanced-improved-howland-current-source-load-impedance-fluctuation-afflicts-stability-output-current

器件型号:OPA277
主题中讨论的其他器件:Tina-TIOPA551OPA593OPA454

你好、论坛。 首先、感谢您的全球积极 支持。 我在过去发现了这么多有用的信息、如果没有这些信息、我将永远无法获得足够的帮助。

在尝试为 自动测试系统设计一个非常精确的高电流源时、我从2009年起就看到了一篇 IEEE 文章、其中讨论了具有极高电流输出特性的 Howland 电流泵(HCP)(来源: 高精度电流源设计)。 根据介绍“增强型改进型 HCP”的文章的指示,改进版中的 Howland 电流泵(输出电阻器用“分流”电阻器拆分为两个)增加了2个电压跟随器, 使用大约200欧姆的负载电阻器、您实际上可以获得-71mA/+71mA 的电流。 (拉电流/灌电流)。

以下 是该文章的摘录:

我附加的 TINA-TI 仿真实际上演示了这一点:

e2e.ti.com/.../Fig.4_5F00_Improved_5F00_HCP_5F00_OPA277.TSC

但是、遗憾的是、在这种情况下、HCP 具有恒定输出电流的主要特性不受尊重、我不理解原因。 几十欧姆(50欧姆)的负载阻抗小幅波动足以导致-5mA 的电流突然下降。 (65mA 是输出电流)、使 HCP 的第一个主要特性失效:

现在我的问题是:在500欧姆到最大1k 欧姆的主要阻性负载上、是否有办法将最大电流降低到大约50mA (了解这可能导致大约100V 的合规电压) 在整个电阻范围内具有双极电流发生器常量、或者我需要切换到其他拓扑吗?

显然、我需要在自动测试系统中获得一 个稳定且可预测的 Iload 电流、而不会与变化的负载阻抗产生如此大的关系。

在长时间测试期间、负载可能会变化到最大1k Ω。  

感谢大家的帮助。

此致

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    您好、Stefano、

    有几个问题:

    您对 OPA277的输出电流要求过高。 短路电流为35mA。 您的输出电流应远低于35mA。

    2.您超出了 OPA277的共模输入电压范围。 OPA277的输入电压必须保持低于正电源电压2V。

    3.您对 OPA277的输出电压要求过高、并导致输出达到饱和状态。

    观察 U1在 PIN2和引脚3之间的差分输入电压。 它应该为零。 如果不是、则反馈环路超出调节范围。

    Kai

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    感谢您快速回复 Kai。 好的、我已经纠正了您指出的所有问题、现在我的电流输出降低了、但稳定了。 然而、当负载值约为600 Ω 时、由于输出范围达到上限、OP-AMP 会进入饱和状态。 U1以及相应的电压跟随器 U2和 U3。

    现在、问题是。 是否有方法提高电流输出? 而不影响稳定性?

    此致、谢谢。

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    您好、Stephano、

    KI 对 OPA277输出电流限制和正共模电压(VCM)限制提出了有效点。  OPA277并未真正针对更高的输出电流电平进行指定、例如30mA 及更高的电流电平、从数据表图18Vo 与 IO 之间的关系图可以看出、它可能无法提供这么高的电流。 它 kΩ  kΩ RL = 10k Ω 或2k Ω、因为指定了不同的数据表参数。

    我建议 应用一个用于高电流输出运行的运算放大器。 OPA551或新型 OPA593有两种可能:

    www.ti.com/lit/ds/symlink/opa551.pdf

    www.ti.com/lit/ds/symlink/opa593.pdf

    如果您需要提高 Howland 电流泵的输出电压顺从范围、则 OPA454可能最接近您所需的:

    www.ti.com/lit/ds/symlink/opa454.pdf

    只需确保 您决定的电压符合所有应用需求、例如输入共模电压范围、输出电压(Vo)范围等

     此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    非常感谢。 这就是为什么我发现所有 TI 机构以及 您的教育计划(所有 TI 高精度实验室、设计工具和仿真等)都令人惊叹的原因。 它帮助我更进一步。 很显然、数据表的这一部分在我的鼻子下、但显然看不见...甚至在运算放大器教程中进行了解释。

    再次感谢 Yo。 我非常感谢