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[参考译文] OPA690:高负载条件下的小信号生成、SNR、THD 性能

Guru**** 1079370 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA690, OPA656, OPA820, TINA-TI, OPA810
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/1027147/opa690-small-signal-generation-snr-thd-performance-with-a-high-load

器件型号:OPA690
主题中讨论的其他器件: OPA656OPA820TINA-TIOPA810

我必须在现有设计中更换 OPA。 由于输出电流驱动要求、我选择了 OPA690。 在我的应用中、我需要驱动一个 R _DC 为6.5欧姆、电感为30uH 的扬声器。 由于 信号发生器的信号质量/分辨率、我需要衰减发生器的信号。 OPA 输入端的交流信号范围为1mVpeak 至400mVpeak、负载电流范围为~170uA 至61mA。 信号频率范围为20Hz 至20kHz。 我只对交流性能感兴趣、有些直流偏移或漂移并不重要。 对于原型模块、电路工作正常。 对于生产型电路板、我发现 THD 性能有很大差异、电路板之间有10dB 的差异、有些电路板工作正常、有些电路板工作正常、有些则不是。 我的所有仿真(阶跃响应、交流特性、THD、SNR、直流)都可以。 对于开环仿真、我会得到一些我不理解的相位结果。 我已经看到、这是由于30uH 的电感。 如果我仅使用6.5欧姆、则相位看起来与同相 OPA 设置一样正常。 我有以下问题:

1.我能否在给定负载和小输入信号下、特别是在 SNR 和 THD 方面、操作 OPA690
2.是否最好使用反相 OPA 配置
3.由于复杂的负载,最好在 OPA 输出端使用串行电阻器
4、OPA 在增益小于1的反相配置下能否运行、例如0.1
5.关于如何使用30uH 电感为开环仿真获得正确相位仿真的任何建议
6.有没有其他 OPA 可以更好地适应,我搜索了 TI 放大器,但问题是所需的输出电流,我需要一个+/-5V 电源。 可能是 OPA656

我附加了 Tina 仿真原理图、用于交流、直流... 仿真。

非常感谢大家的辛勤付出、致以最诚挚的问候

1月

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    1月1日上午  

    OPA690是一款高压摆率输入级 VFA、我们用于模拟 Cfa 全功率带宽。 非常宽带、但相对较高的输入电压噪声、具有更高的1/f 角。 您可能会看到噪声较低但输出电流较高的 OPA820。  

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    您好 Jan、

      感谢您提供所有这些信息。 为了澄清一点、您是否看到不同电路板之间或电路板与 TINA-TI 仿真之间的 THD 差为10dB? 遗憾的是、我们的仿真模型通常未针对失真/THD 建模。 要查看有关器件建模方式的注释、请右键单击放大器符号并选择 Enter macro:

      

    1.您的 SNR/THD 要求是什么?

    2.是的、反相配置会增加 THD、如 OPA690数据表中的图11和12所示。 此外、这将在您指定的相同输入电压范围内降低输出电压。  因此、这会增加失真规格、如器件数据表中的图10所示。  

    3.如果您的应用能够处理放大器输出端进一步衰减的情况,那么增加此处的负载也会增加 THD

    由于这是一个单位增益稳定的放大器、 因此 OPA690可在增益< 1的反相配置下运行。 对于此配置、请注意高反馈电阻器值。  

    5.您是否能够共享 Tina-TI .tsc 文件?

    6. Michael 提出了一个很好的备选方案。 以下 是更多选择、您可以使用左列进一步筛选。 OPA810是另一款适合您的产品。

    谢谢、

    Sima  

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    您好、Jan、

    相补角看起来不是很好。 °μ A 有点过低:

    考虑到扬声器的绕组电容或电缆电容、相位裕度会完全减小、电路会变得不稳定:

    e2e.ti.com/.../jan_5F00_opa690.TSC

    还请记住、OPA690的输出端在低频下出现6R5短路。

    Kai

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    您好、Michael、

    感谢您的快速反馈、我将介绍 OPA820。

    此致

    1月

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    您好、Sima、

    感谢您的反馈。 对于 TINA 仿真、结果接近于我使用评估板实现的测量结果。 根据我为最终电路板所做的评估结果。 对于不同的电路板、我看到了 THD 性能的差异。 对于 THD、1.5mVpeak 信号和1kHz 频率需要-65dB。 相同信号的 SNR 约为50dB。 我有板是我实现了这些结果、但对于其他结果、例如 THD 为-55dB、SNR 为43dB。 昨天我进行了斜坡检查、对于性能较差的电路板、无论输入电平是多少、我都会看到输出信号中的纹波、斜坡信号的范围为0mV...5mV、对于良好的电路板、我会得到一个完美的线性斜坡。 因此、OPA690通常可以执行此任务。 我可能会遇到一些与可能电路板相关的制造问题(48层、使用 uVia)。 我还计划将性能最低的电路板上的 OPA690替换为其他 OPA、如推荐的 OPA810或 OPA820。

    请找到随附的 TSC 文件。

    此致

    1月

    e2e.ti.com/.../TST_5F00_OPA690_5F00_speaker_5F00_driver_5F00_TI_5F00_TT4.TSC

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    尊敬的 Kai:

    感谢您的反馈、仿真和共享 TSC 文件。 是的、相位不好、乐观地说。 您的仿真证明了我也看到的情况、但我不确定我是否正确、因为相位从-170度开始。  

    此致

    1月

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    1月早上、我查看了您的 TINA 文件、您确定在负载中没有一些并联电容吗? 当然、有什么东西、甚至是10pF? 这通常比我现在看到的负载对相位裕度更有害。  

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    实际上、我并没有看到该负载的大部分相补角问题-基本上在 114Mhz 的过频下打开、大约42deg 的相补角、这很好、  

    但是、如果您添加一点负载 C (如迹线或接线电容)、该负载会发生显著变化、所需的负载超过我的预期、但此处增加了100pF 的负载-低至5deg 相位裕度、  

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    当然、这些与负载相关的相位裕度 simms 对建模项非常敏感-在这里、开环输出 Z 似乎只是20欧姆 R、当然、我知道它实际上随频率变化而变得感性、因此模型有点不充分。 是的、数据表中的图23显示了闭环电感输出 Z -这是环路增益滚降时的正常情况-但是、 内部输出级具有其自身的感应特性开环电路、显然未在该2015模型中建模-应在2001发布日期之后的某个位置建立原始模型、而不是在 TINA V11库中-查找并检查此模型可能会很有趣。  

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    您好、Jan、

    我会尝试以下计划:

    e2e.ti.com/.../jan_5F00_opa134.TSC

    e2e.ti.com/.../jan_5F00_opa134_5F00_1.TSC

    Kai

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    您好、Michael、

    感谢您的所有解释和仿真。 对于仿真、我没有检查电容负载的行为。 一般而言、无论什么、我每次都去做一个原型。  有点不幸的是,原型正在运行,希望下次会出现相反的情况。

    我想我知道要做什么和要检查什么-减少 OPA 所见布局中的容性负载、验证另一个放大器、优化信号链。 根据布局、迹线容量 a.o.、我将重新模拟设置。 我还将检查现有电路板中的 OPA810/OPA820、以查看此设置是否更稳健。

    此致

    1月

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    尊敬的 Kai:

    感谢您提供原理图。 我将查看一下、是否可以进行原型设计、以查看空间限制。

    此致

    1月

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    您好 Jan、

     感谢您提供 TINA-TI 文件和其他信息! Kai 和 Michael 已经提出了很好的建议。

     由于电路板之间存在差异、如您所说、这可能是电路板制造问题。 您似乎已经建议将放大器从"良好的 THD 板"测试到"不良的 THD 板"上、然后查看这是否与 THD/SNR 问题有关。 让我们知道情况如何。 我认为这可能是一个稳定性问题、它可能会使放大器出现不稳定的行为、具体取决于 Michael 和 Kai 指出的电路板寄生。 降低输出电容或增加隔离电阻(看起来您已经打算这样做)应该有助于增加相位裕度。 如果 有任何改进、请随时更新我们的信息。  

    谢谢、

    Sima  

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    您好、Sima、

    感谢你的答复。 是的、OPA 似乎存在稳定性问题。 今天我要和 CAD 工程师会面、想检查电路板寄生、以便对仿真有一些了解。 我会让大家了解最新情况。

    此致

    1月

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    好主意 Jan、我还希望您的扬声器负载具有非零 parrallel C  

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    您好、Michael、

    是的、遗憾的是扬声器规格中没有给出数字、因此需要进行测量。

    祝你度过美好的一天

    1月

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    您好、Jan、

    您可以更轻松地通过方波发生器和示波器估算30µH μ H 电感的绕组电容。 甲氧基环不是很精确但很简单、您不需要 HF 正弦发生器。

    首先、我将通过并联一个精确的10nF (NP0)电容来验证电感。 激励信号为1kHz:

    然后、使用100kHz 方波激励信号、您将得到:

    e2e.ti.com/.../jan_5F00_opa690_5F00_1.TSC

    然后根据 Thomson 公式计算电感和电容。 (不要忘记示波器探针电容。)

    一种更精确的方法是将电感(和外部 C)置于作为反相放大器连接的 OPAMP 的反馈环路中、输入电阻为2...10k。 将正弦发生器连接到反相放大器的输入端、并找到输出振幅达到最大值的频率。 这是 LC 元件的谐振频率。 通过与 TINA-TI 仿真进行比较(考虑 R1的影响)或通过应用 Thomson 公式、可以找到 L 和 C。

    Kai