[参考译文] OPA196：有关差分运算放大器配置电阻器选择的问题。

尊敬的 William：

感谢您发帖。 您可以附上原理图吗？ 您还可以使用我们的 TINA SPICE 仿真器工具来构建此原理图。 我随附了一个 OPA196文件、您可以根据自己的电路规格进行编辑。  

TINA 仿真器下载： https://www.ti.com/tool/TINA-TI 

OPA196模型：已连接

e2e.ti.com/.../OPA196.TSC

很抱歉、我目前只能提供屏幕截图。 我希望这是足够的。 请忽略右下角。

。

您好、William、

您提到增益有点偏离预期。 您能不能让我们了解您看到的增益误差级别？ 它是在整个输出电压范围内发生、还是恰好在 输出范围的末端附近发生？ 霍尔效应传感器输入的是交流信号还是直流电平？  如果您有增益设置电阻器的测量值、我们可以了解电阻器容差会导致什么增益误差。  

我 确实认为、您在霍尔效应传感器电路中选择在 OPA196周围使用的电阻值非常低。  尤其是 U5周围的 R4、787欧姆和 R3、47欧姆电阻 器、这些电阻器可能参与 U1霍尔效应传感器的 Vref 引脚的灌电流/拉电流。 如果 U5输出摆幅为10V、并且 Vref 引脚确实进行灌/拉电流、则电流可能会限制 OPA196输出 摆幅范围。 快速检查一下具体情况是将 R4和 R3电阻器增加10倍、甚至将 R1 - R5增加10倍、看看增益误差会发生什么情况。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

尊敬的 Thomas：

我期望的增益为~16.8V/V、但我看到的增益约为13V/V 在整个范围内、输出看起来仍然是线性的、但增益要低得多。

霍尔传感器正在接收直流信号并具有直流输出。

我使用的电阻器具有1%的容差、因此它们非常接近应达到的值。 我必须增加 RV1、以便当霍尔传感器没有电流流流过时、运算放大器的输出将为零。 但是、对于我拥有的实际电阻器值、RV1不必增加到我将其增加到(~59欧姆)的程度。

谢谢、

William

尊敬的 William：

输出 在整个范围内保持线性这一事实很好地表明 OPA196的运行正常。  

因此、RV1与 R5一起建立一个分压器、 此分压器影响被施加到 U5引脚3输入上的 U1传感器输出电平。 我假设您正在测量 U5的引脚3输入和引脚1输出上的电压？ 然后、根据以下公式计算增益：

Vo (引脚1)= V (引脚3)(1 + R4/R3)

如果您偶然未考虑分压器的增益(< 1V/V)、则总增益将关闭。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

尊敬的 Thomas：

很抱歉、我有点困惑。 我将通过获取运算放大器的 Vo/Vin 来测量增益。 我看到您在分压器分析中所说的内容，但我并不一定会看到它与差分放大器的理想增益(Vo =(Vout、sens - Vref)* R4/R3)有何不同。

最棒的

William

尊敬的 William：

我们可能会考虑相同的问题、但会 以不同的方式进行解释。 我看到 U5 Vout 的方式是：

Vout (U5)= Verf (U1) (-R4/R3)+ Vout (U1) [R5/(R5+RV1)][1+(R4/R3)]

由于 RV1是可调的、因此除了 RV1 = R3时、通过两个输入路径的增益可能有所不同。

你同意吗？

Thomas

精密放大器应用工程

尊敬的 Thomas：

我完全同意你所说的话。 我只是想奇怪的是、当其他电阻器精确时、我不得不改变 RV1。 如果您插入电阻器的激励值、则 RV1应为47.9。 焊接不良可能会导致误差。 我确实注意到、当我将 RV1调整到应该是的位置时、增益相当准确、但输出不会在应该是的时候为零。

无论以何种速率、您认为小电阻器会导致问题、因为运算放大器的输出阻抗为700欧姆(如果我读数正确)？ 我认为输出阻抗的值与我的电阻器类似、它对我的总电阻产生了重大影响。

最棒的

William

尊敬的 William：

您已经注意到的 OPA196电气特性表列出了开环输出阻抗 Zo、在1MHz 时为700欧姆。  图19、典型特性曲线部分中的开环输出阻抗与频率间的关系图显示、在 OPA196的大部分频率范围内、Zo 更接近1500欧姆、但这确实不 是问题。 这是因为闭环 Zo 将比演示的低得多。 Zo 对于交流性能和稳定性分析非常重要。 这就是数据表中包含该图的原因、也是我们的运算放大器仿真模型中内置了 Zo 的原因。

我要指定 Zcl 的闭环输出阻抗 与开环增益(AOL)和在所需频率处经过调整的闭环增益直接相关。 闭环增益(ACL)是 由所选反馈和输入电阻器确定的噪声增益(1 + RF/Ri)。  另一个重要的增益项是环路增益(ALP)、它是 AOL 和 ACL 之间的差异。 然后、可以通过来近似计算闭环输出阻抗、Zcl = Zo / ALP。

例如、使用1kHz 的频率 时、OPA196 Aol 大约为70dB (3162V/V)、 如数据表图2所示。  图19中的 ZO 约为1500欧姆。 在本示例中、我们将使用17V/V (24.6db)的闭环噪声增益。 然后可以计算 Zo：

ALP = AOL - ACL = 70dB - 24.6dB = 45.4dB (186V/V)

Zcl = Zo / ALP = 1500欧姆/ 186 V/V = 8.0欧姆

因此、闭环输出阻抗(Zcl)明显低于开环输出阻抗(Zo)。

我会尝试将电阻器增加10倍、看看您会得到什么结果。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

添加到 Tom 的注释中、您在增益方面得到的正是您应该看到的内容-请参阅下面的内容。

我认为误差是因为您的基准驱动器具有偏移(例如、1mV -请参阅左侧的下方) 、或者 由于布线电阻不匹配(例如、12 Ω-请参阅右侧的下方)。  当然、使用小电阻器给 TOM 点添加了每个差分放大器桥臂中的电流、从而夸大了问题。

仅仅是由于增益的变化放大了偏移、增益的变化才会改变输出。 但 您不应执行此偏移、必须校准输出。

我相信您从未告诉过我们您实际看到的偏移量。