[参考译文] XTR111：放大器论坛

您好、Tom、

是的、XTR111将在输出端显示一些纹波噪声、其中输出纹波与负载电流和负载电阻器成比例。  XTR111 能够  通过使用一 个内部周期斩波技术来实现直流精度/低漂移； 并且一小部分开关 斩波噪声毛刺出现在器件上的电流输出上。 电流镜的精度取决于多个独立内部电流源的动态匹配。  如您所述、数据表在图39的"动态性能"部分讨论了斩波开关噪声(不带滤波器)、并在图40中推荐使用输出电容器、在数据表的图41中推荐使用 RC 低通滤波器来降低该噪声。   

对于需要低噪声 的相对低频4-20mA 电流变送器应用、通常使用图41的 RC 低通滤波器配置。  可以调整 RC 滤波器的转角频率、以降低这种噪声、并在带宽方面进行折衷。  对于 对该噪声敏感但同时需要相对高带宽的应用、不建议使用 XTR111。  例如、XTR111与需要 HART 通信的电流发送器应用不兼容、因为 HART 协议具有严格的噪声和频率响应要求。

如果您有任何疑问、请告诉我。

谢谢、此致、

Luis

感谢您的信息、Luis。  我已附上数据表中的滤波波波波波形

我的问题是 、该波形是由 IC 生成还是由馈送 IC 的信号源生成？

数据表未详细说明信号源、因此我假设它比图40中所示的更干净。

您好、Tom、

是的、上面数据表图40中显示的开关噪声是由 XTR111 IC 生成的、同时施加极低的噪声/稳定的直流输入信号。  

如果 XTR111输入电压信号(VIN)有额外的噪声，XTR111的输出将显示上述开关噪声加上 在器 件输入端注入的外部 VIN 噪声；其中 VIN 信号由传递函数 IOUT=10*VIN/RSET 增益。  

谢谢、此致、

Luis

您好 Luis。 感谢您的回复。 因此、假设信号源是静态直流电压、且将零噪声馈送到该 IC 的输入端、我们仍然会看到负载 电阻器上出现图40中显示的~40mV 峰值波形。对吧？

您好、Tom、

是的、没错。  即使在应用极低或理想零噪声输入信号时、该器件也具有一定数量的固有开关斩波噪声。  此外、请查看数据表的图6第6页、其中显示了器件的输入参考噪声频谱、其中该频谱显示了10kHz 以上频谱中的此开关噪声分量。

谢谢、此致、

Luis  

您好、Tom、

为了澄清这一点、如果您需要比图40更低的噪声、该图显示了大约40mV 的噪声纹波、 请查看图41、其中在负载电阻旁边添加了一个额外的 RC 滤波器、以将噪声纹波减小到小于5mV 、其中在添加 R=10kOhm 和 C=10nF 滤波器后噪声显著降低。  可以进一步调整滤波器的角、以降低噪声。

谢谢、此致、

Luis

感谢 Luis、添加的滤波器确实会降低噪声、但 FC 为~1.6khz、这会导致我们的带宽丧失。 您是否建议其他电流变送器 IC 的噪声低于此 IC？

您好、Tom、

遗憾的是、对于3线电流发送器、我们仅提供 XTR111、XTR300/5；它们具有类似的架构、依赖于动态匹配的电流镜、这些电流镜可能会显示内部斩波/开关的一些残留物。

另一种方法是构建分立式3线电流变送器、类似于以下文档中介绍的变送器。  这适用于使用 OPAx333的低电压5V 电源应用、高侧电流发送器：

https://www.ti.com/lit/ug/slau502/slau502.pdf

 通过替换运算放大器和晶体管、可以使用上述文档中的设计过程来设计类似的高电压解决方案。  下面的第二个示例使用支持 更高电源电压的 OPA2197：

根据您的需求、还有电压至电流发送器的其他拓扑。  此4-20mA 电流变送器应用需要多大的频率范围？

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、感谢您提供的信息。 我们的目标范围是0-20kHz。 我们的应用是2线。 我们将为客户提供2个连接：GND 和电流输出。 它们在这2个连接上提供端接电阻器、并相应地处理信号。 希望这对您有所帮助。

您好、Tom、

只要负载电阻器与 V 至 I 转换器电路在单极电流输出应用中使用的相同 GND 电势相参考、上述拓扑就可以正常工作。  

1) 1)此应用中所需的电压电源要求、输入电压振幅、所需的输出电流范围和负载电阻器范围是多少？

2) 2)频率响应为0-20kHz、负载电阻器的噪声要求是多少？

注： 我更正了上述帖子上的文档链接：

https://www.ti.com/lit/ug/slau502/slau502.pdf

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、感谢 您提供的信息。 我们的要求是提供0至25mA 的电流输出和接地基准。 要求客户在负载电阻高达500欧姆时终止电流、典型值为250欧姆。 对于5V 电压、我们预计纹波不会超过2mV。 由于我们无法控制客户终端的终端、因此我们无法考虑该位置的滤波器。 我还将查看您的链接。 这似乎更具成本效益。 希望此信息能有所帮助。

您好 Luis、我忘记了包含电压源信息。 源电压为0-5V、因此对于0-5V 输入电压、输出电流为-25mA。 我们提供12V 和24V 电源轨。

你(们)好，Tom

OPA2197由+12V 电源供电时的 V-I 电流到电压转换器将工作、同时支持250Ohm 负载电阻器、电流为25mA (电阻器两端的电压为6.25V)。  如果负载电阻为500欧姆、电流为25mA (电阻两端为12.5V)、则需要使用+24V 电源供电以实现余量。  

请参阅以下示例、我将 RS1电阻器调整为2kΩ Ω、以接受 VIN = 0-5V 信号并产生0-25mA 输出。  电路的%ERROR 精度取决于 RS1、RS2和 RS3的电阻器容差。  

下面是使用250Ω Vs=+12V 为电路供电时的直流传输特性 VIN=0-5V、Iout=0-25mA、Rload=8 Ω。  

当 Rload =Ω Ω  且 Vout=5V、Iout=20mA 时、噪声约为~258uVRMS 或~1.7mVpeak-peak (约)。

下面是20kHz 时100mV 至5V 正弦信号的瞬态仿真结果。 (VIN 略高于 GND、以确保 P 沟道 FET 始终处于仿真状态)。

在下面找到包含 TINA 仿真文件的 zip 文件。

e2e.ti.com/.../OPA2197_5F00_current_5F00_transmitter_5F00_forum_5F00_10_2D00_7_2D00_21.zip

如果您有任何需要、请告诉我。

谢谢、此致、

Luis