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[参考译文] OPA330：OPA330非线性响应和不良 CMRR

admin
Guru**** 1626620 points
Other Parts Discussed in Thread: LM7705, OPA330, OPA388, OPA369, TINA-TI
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/1019881/opa330-opa330-non-linear-response-and-poor-cmrr

器件型号：OPA330
主题中讨论的其他器件：LM7705、 OPA388、 OPA369、 TINA-TI

我遇到了作为内部测试装置一部分设计的有源衰减器的问题。

我在 这里有一个关于 stackexchange 的问题、 还有一些其他详细信息。

主要原因是我有一个衰减器电路、它最终将+/- 10V 信号转换为从0V 乘1.25V 的+-12mV 信号偏移

使用绘制的电路、通过 R5设置中点为1.25V、如果我将其提升到2.5V、那么问题似乎表现良好。 在进一步检查数据表时、我注意 到第9.1.6节"实现到运算放大器负电源轨的输出摆幅 "表明、要获得向下到电源轨的精确结果、我需要尝试下拉电阻器。 我假设完全处于额定30mV 输出摆幅范围内、这是不需要的。 然而、一个20k 电阻器至-5V、或者一个4.7k 至0V 似乎大大整理了我的输出并使其恢复至线性。

在完成此测试时、我注意到的第二件事是、调整中点时、输出似乎明显变化、即、如果我将中点基准电压移动1V、则输出的偏移变化大约为1mV。 我不必为 CMRR 进行许多计算、但我认为这是在大约60dB 的条件下得出的、而不是数据表中指定的100+ dB 的条件。

在放置4.7K 下拉电阻器时、我的线性度得到了解决、 在我的应用过程中、中点实际上不会被调整、所以一切都很好、我想知道我在设计时错过了什么、以及我应该在数据表中查看什么来防止这两个错误。

下面显示了我的测试结果、其中包括各种中点基准和20k 下拉电阻的不同连接。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您好、Hugh、

    例如、您是否考虑过使用 LM7705以较小的负电压为 OPA330的 GND 引脚供电？

    Kai

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    大家好、Hugh、

    我看到另一个问题。 将仪表从 OPA330的输出端连接回 OPA330的正输入端可能意味着由于仪表的输入电容不必要而产生不必要的反馈。 例如、在 nF 及更高的范围内、EVM 可能具有相当大的输入电容。 使用隔离电阻器可能有助于防止相位裕度受到太大的侵蚀。

    Kai

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您好 Kai、如果我已经将中点设置为1.25V 且范围仅为几 mV、即我的输出远不及30mV 至轨输出摆幅规格、您能确定为什么我需要使用该值。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您能否详细说明 影响环路的仪表。 我希望更多地表现为振铃或不稳定、而不是线性损耗。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    在堆栈交换 中、Tesla23 指出、我的原始计算结果出错、这说明了我在调整中点时看到输出偏移的原因。 这就产生了非线性问题。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    您好、Hugh、

    [引用 userid="151034" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1019881/opa330-opa330-non-linear-response-and-poor-cmrr/3768857 #3768857"]如果我已经将中点设置为1.25V 并且范围仅为几 mV、即我的输出距离远低于30mV 到轨输出摆幅规格、您能确定为什么我需要使用此参数。[/quot]

    我想您希望使用 OPAMP 的+input 电压降低到接近0V。 在这种情况下、当较低的电源轨电压接近100mV 时、开环增益和共模抑制会受到影响。 请参阅数据表中的"开环电压增益"和"共模抑制比"规格。

    我是否可以问您为何在应用中采用零漂移运算放大器？ 我认为输入电压的变化更多是由于三电位计缺陷、而不是由于良好的运算放大器的输入失调电压漂移。 我提出这一问题、因为 OPA330是一款斩波运算放大器、它会产生大量开关噪声、这一点可以在您的图片中清楚地看到。

    Kai

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    休、

    这里有几件事。  由于您将输入参考为1.25V、输出 衰减器为10、000：3、因此输出将 约为 1.25V、因此不受输出摆幅至轨的限制-请参阅下文。  BTW 时、衰减器将产生最大输出+/-3mV (10V*3/10,000)、因此我不确定您期望+/-12MV 是什么？

    基准电压为1.25V 时的非线性度很可能是由 OPA330内部两个输入差分对之间转换中间的运行引起的-请参阅下面的。 瞬变通常以 VCM=(V+)-1.3V 为中心、 并扩展几百 mV；因此、您将在1.25V 中间电源时看到非线性、其中 VCM=(V+)-1.25V、但不在 VCM=2.5V (V+)时看到。  一种可能的解决方案是将 OPA330的输入共模电压移动到高于或低于瞬态点(V+)<Vcm<(V+)-1V, or use a zero-crossover amplifiers like mico-power OPA369 or zero-drift OPA388.

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    谢谢 Marek，很抱歉，我把图表放在这里的时候，我感到很混乱。 我们最初要实现+/-2mV 的输出范围、由于不同的原因、通过将反馈电阻器递增来将输出范围更改为+/-12.5mV。

    交越失真不是我以前真正讨论过的问题。 在设计阶段、我会在数据表中查看哪些规格来尝试估算这一点、从我的图中可以看出、在基准电压设置为1V 且无下拉的情况下、最大失真看起来约为0.25mV

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    500pF 的负载电容会使 OPA330运行不稳定：

    e2e.ti.com/.../hugh_5F00_opa330.TSC

    即使在直流条件下、具有侵蚀相位裕度的运算放大器也会运行得非常奇怪。

    Kai

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    添加的1k 电阻有助于：

    Kai

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    嗯、 任何属于 RRIN 的器件都将具有该交叉网络、其中输入级在器件之间切换并导致偏移阶跃-这通常在失调电压规格行中提取-有一些称为零 xover RRIN 的运算放大器具有内部电荷 为非等式输入级提供足够的余量、这些输入级没有阶跃、  

    实际上、我在该数据表中的任何位置都找不到涉及此主题的任何内容？ Marek 输入的图来自其他部分、而不是这个-我认为您无法通过任何方式从数据表中了解这一点(如果它具有交叉输入网络)？

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    我认为 Michael 意味着任何不是"零交叉"的轨到轨输入(RRI)器件都将有两个差分对与 VCM 进行切换、从而导致失调电压突然变化、而零交叉器件不会出现这种失真、因为它使用覆盖的单个差分对   通过使用电荷泵实现的整个 RRI 电压范围-请参阅下文。

    我们的所有零交叉器件都在数据表的第一页中说明了此功能-请参阅下面的内容。

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    TI__Guru**** 1626620 points
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    Kai 可能是正确的-实际上、如果 DVM 的输入电容为500pF 或更高、则电路可能不稳定、这表现为失真。 在两个差分对之间的转换中间、两个输入差分对的总输入跨导 gm 增加 sq-rt (2)、从而导致 GBW 带宽更高、但相位裕度更低：BW = gm/(2 * Pi * CC)、其中 CC 是内部米勒电容、使电路比转换区域以外的电容不稳定。  请记住、OPA330宏模型不会考虑转换区域中带宽的上述增加、因此显示出比实际应用中更高的相位裕度(稳定性更高)。

    仿真最坏情况下的缓冲器配置时、在500pF 负载下、我只获得6度的相位裕度-请参阅下文。

    与仪表串联增加1.5k 会将相位裕度增加到建议的最小45度-请参阅下文。

    请在下方找到可用于稳定性分析的 TINA-TI 原理图。

    e2e.ti.com/.../OPA330-AC-stability.TSC