[参考译文] OPA228：循环电压测量应用中使用的运算放大器

Nirav、您好！

以下是 TLV6002数据表 第15页或 OPA391数据表 第17页中三端无偏置 CO 传感器的电路示例。  相同的电路拓扑适用于其他电化学电池应用。  请参阅以下电路示例：

正如您提到的、WE 和 RE 电极必须通过调整 CE 上的偏置保持在固定电位。   保持 RE 的电压由 U1的同相输入设置、该输入标记为 VREF。  跨阻放大器(TIA) U2的同相输入也在 VREF 处偏置；因此 TIA 会将我们的偏置电压保持在相同的电位 VREF。

伺服反馈操作将 RE 引脚保持在 VREF 设置的电位上、换句话说、环路将保持 RE 上适当的偏置电位、从而调节 CE 上的电压以保持平衡。  

除了 TVL9002数据表应用示例、您还可以参阅 TI 参考设计 TIDA-00854： 《微功耗电化学气体传感器放大器参考设计》 、其中更详细地记录了另一个电路示例的设计过程、其中我们与 RE 之间的电势保持恒定、由 VREF 和 VWORKING 控制：

如果您有其他问题、请告诉我。

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、

没关系。 在本例中、我认为施加了固定基准电压。

我已经搜索了另一种控制工作电极和计数电极之间电流的方法。 根据给定的图像、测量 RE 和 We 之间的电势差并提供反馈。

请提出您的意见。

谢谢、

Nirav

根据您的建议、我根据附件进行了完整电路设计。  

Nirav、您好！

有关如何实现恒电位器电路的拓扑不同、上一篇文章中的简化方框图在最后一篇文章之前是合理的。

上一篇文章中的问题、您在其中展示了原理图：

最后一个原理图显示了一个电路、其中 U7是一个高阻抗缓冲器、似乎连接到 U4 (跨阻放大器 TIA)的输出。  缓冲器 U7是用于传感工作传感探针还是 TIA 输出？

器件 U8标记为1x 差分放大器。  哪个器件用于实现差分放大器 U8？ 或者、您是否计划使用运算放大器和4个电阻器来实现分立式差分放大器？

谢谢、此致、

Luis

  

[引用 userid="64075" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1055032/opa228-op-amp-used-in-cyclic-voltammetry-application/3906938 #3906938"]最后一个原理图显示了一个电路、其中 U7是一个高阻抗缓冲器、似乎连接到 U4 (跨阻放大器 TIA)的输出端。  缓冲器 U7是用于感测工作感测探针还是 TIA 输出？[/quot]

是的、U7旨在感应工作电极电势、将其与基准电极电势进行比较。 它用于工作感应。

[引用 userid="64075" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1055032/opa228-op-amp-used-in-cyclic-voltammetry-application/3906938 #3906938"]Device U8标记为一个1x 差分放大器。  哪个器件用于实现差分放大器 U8？ 或者、您是否计划使用运算放大器和4个电阻器来实现分立式差分放大器？[/quot]

U8用于测量基准电极和工作电极之间的电势差、因此它是具有4个电阻器的单位增益差分放大器。  

如果有、您的建议将在给定的原理图上得到认可。

谢谢、

此致、

Nirav  

Nirav、您好！

随附的是有关如何使用运算放大器和4个电阻器实现简单差分放大器的通用应用手册。  具有4个电阻器的 OPA197等放大器可用于应用：  https://www.ti.com/lit/an/sboa274a/sboa274a.pdf 另一种方法是将两个缓冲器和差分放大器替换为增益为1V/V 的高阻抗仪表放大器

在计数器电极放大器电路上、您需要确保在 REF 和 CTR 探头之间形成的完整电路环路形成负反馈环路、 和在反馈环路外部的放大器端子上应用电位静态设定点信号(或+/-1V 控制信号)：

如果您需要帮助、请提供清晰详细/正确标记的原理图；并指定电流输出范围、所需的电位器电压、电池电容/阻抗特性、任何时序要求等

此致、

Luis  

您好、Luis、

我正在尝试上传原理图图像、但可能是技术问题、因此无法上传原理图。

在我向您展示原理图后、您可以判断设计。

Nirav、您好！

谢谢你。 我收到了你的消息。  由于美国假日、我从周二至11月30日不上班。  我很高兴在这里或通过下周的私人谈话进行回顾。

谢谢、此致、

Luis

HIL Luis、

请根据您的建议查找原理图。 我已经测试了电路、但没有获得输出。  

请查看并反馈我。  

Nirav、您好！

请参见下图。

-需要将控制电压+/-1V 连接到控制放大器(U3)的同相(IN+)端子。 CE、RE 和缓冲差分放大器(U8)以及控制放大器(U3)之间形成的环路具有负反馈、其中 G=+1的差分放大器感应 RE 和 WE_SENSE 之间的电压。  差分放大器 U8的输出连接到控制放大器 U3的反相(IN-)端子。  在控制放大器 U3的反馈上添加了 Ccomp 电容器。

-缓冲器 U7连接到工作电极感应探针(WE_SENSE)、其中工作感应引线连接到元件上的工作电极引线。  缓冲器输出 U7连接到差分放大器 U8的负输入端。 (请注意 、WE_SENSE 引线未连接到 I2V 输出。)

希望这对您有所帮助、

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、

这是一个很好的图示。 我仍然想知道、为什么连接 Ccomp 和 Rcomp 以及它的价值。

[引用 userid="64075" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1055032/opa228-op-amp-used-in-cyclic-voltammetry-application/3916062 #3916062"](注意， WE_SENSE 导联未连接到 I2V 输出)

我知道、WE_SENSE 导联仅连接到工作电极、而不是其 I2V 输出。  

Nirav、您好！

上面的原理图显示了 I2V 输出连接到工作感应探针；这就是我评论 I2V 输出不应连接到工作感应探针的原因：

Ccomp 和 RComp 将设置控制放大器的时间常数、并影响环路稳定性。  这些值需要根据控制放大器输出端电池的容性负载和电池中的基准探针阻抗进行选择、因为这些阻抗会影响电路的稳定性。 您还需要考虑应用的时序要求。  需要根据电池电容/阻抗特性对电路进行稳定性分析；同时考虑特定于应用的带宽或时序要求。 由于上述帖子中未提供此应用特定信息、因此我没有包含补偿组件值。

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、

我准备了原理图中给出的电路以用于测试。 我尚未使用 Rcomp 和 Ccomp。

e2e.ti.com/.../POTENTIOSTAT.TSC

作为输出、我将得到这种类型的图表。

它应该像这样。

目前、我正在使用以下特定单元格。

我们：铂电极

回复：AG/AgCl 在饱和 KCL 中

CE：铂电极

解决方案：0.1m fe+2/fe+3/0.1 M KCL

我们将用于 CV (循环容积测量)应用。 我们使用的扫描速率为50mV/秒。 我们将 OPA228P 用作控制放大器。

我们如何找到相应的环路稳定性以及 Ccomp 和 RComp。

谢谢、此致、

Nirav

Nirav、您好！

如前所述、执行稳定性分析需要估算 CE 探针上的等效负载电容和等效 RE 探针阻抗、因为这些阻抗会影响控制放大器和电位器电路环路的稳定性。

运算放大器稳定性分析是一个广泛的主题。  如果您想了解运算放大器稳定性、 可以首先 查看 下面的 TI 高精度实验室教程课程10.1至10.6、其中涵盖了运算放大器稳定性分析的一些基础知识、

  https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-introduction

  https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-phase-margin

  https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-spice-simulation

  https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-measuring-system-stability

有关运算放大 器稳定性的高级主题、您还可以参阅 功率点演示、其中更详细地介绍了运算放大器稳定性分析。

  https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/735210/faq-how-do-i-make-an-op-amp-circuit-stable

为了执行分析、您需要估算 CE 探针上的等效负载电容以及基准电极阻抗/电阻。  您还需要定义电池上预期的最高电流；以及我们在跨阻放大器输入端探测到的电容。

此致、

Luis

您好、Luis、

我已经在下面的给定电路中进行了工作、并在下面找到了给定的输出。

根据给定电路的上述输出、我认为可能不存在任何稳定性问题。  

为了获得更好的结果、我已经尝试改进电路。 根据您的建议、电路附在下面。 下面给定电路的输出也显示在所附图片中。  

e2e.ti.com/.../2330.POTENTIOSTAT.TSC

e2e.ti.com/.../Chart-_2800_1_2900_.docx

根据电路的情况，我认为还没有部件，但我无法判断是否有部件缺失。  

请建议。  

谢谢、

Nirav

Nirav、您好！

保守的方法是使用仿真对电路进行详细的稳定性分析。  稳定性分析使我们能够确保电路具有足够的裕度来保证稳定性。  但是、为了在仿真中执行此稳定性分析、正如我们所讨论的、您需要提供特定于您的电池的电极的详细等效电路模型、该模型包含了电路中预期的电阻/电容。  不幸的是，如果没有这些信息，我就无法确定稳定性，也无法评论。

您可以在硬件上执行的快速测试是使用示波器探针监测控制放大器 U3的输出、并检查是否存在任何振荡以及/或在更改控制电压时是否存在过大的过冲/下冲。   

此致、

Luis

您好、Luis、

您是否认为上述问题与运算放大器的稳定性有关？

未观察到任何过冲或欠冲信号。

我认为可能存在设计问题。

谢谢、

Nirav  

Nirav、您好！

接下来、我将使用网络上提供的另一个常见等效阻抗电路模型示例来补偿电路、并为您提供补偿电路的更新。 尽管这可能不是您的应用的确切补偿、但这将作为过程示例。 我明天会回来。

谢谢、

Luis