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[参考译文] OPA2388:放大器在-55°C 至~85°C 的温度范围内保持稳定、然后出现显著漂移。

Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2388, OPA2387, TINA-TI, LMP2012, OPA2333, OPA2392, LMC6482
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/1037631/opa2388-amplifier-stable-from--55-to-85c-then-significant-drift

器件型号:OPA2388
主题中讨论的其他器件: OPA2387TINA-TILMP2012OPA2333OPA2392LMC6482

祝您好、TI、

我已将此问题与某个问题关联起来、其中有人遇到了相对类似的问题。  遗憾的是,他们从未确认是否找到了解决方案。

我有一个使用多个 OPA2388放大器的设计。  1.250000V 从一个外部精密基准被发送到这个电路板。  遗憾的是、它可能会与/Ground /偏移、因此该信号通过采用 INAMP 配置的放大器发送到缓冲器并将其参考至系统接地。  然后、它通过反相配置中的其他放大器发送、以生成-62.5mV、-25mV 和-50mV。

该电路在-55°C 至~85°C 的温度范围内工作得非常好。 但是、在85°C 以上、我们突然看到 mV 信号的输出电压大幅下降。

OPA2388是否具有固有特性、从而导致85°C 左右的参数变化?  我们的组件和布局都是质量非常高的(输入电压上的薄膜电容器、放大器输出上的 C0G、增益匹配的对电阻器等)、具有精心设计的接地层的6层电路板。  +2.3/-2.5电源在整个温度范围内稳定且安静。

我已经在这里附上了原理图、希望得到一些反馈。  我们愿意更改为其他放大器。  例如、OPA2387看起来非常合适。

绝对输入失调电压很重要、但温漂和时间漂移更是如此。  我们可以校准任何固定偏移误差、但我们只有有限的可接受值范围、因此偏移不会太大。

非常感谢。

e2e.ti.com/.../AMPLIFIER.pdf

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    您好 Benjamin、

    这是一个有趣的问题。 我将在实验室中检查、看看我是否在该部件中获得高温性能数据。  

    此外、您能否向我们提供更多数据。 我想知道漂移是由1.250000V 基准电压还是后一个电路引起的。  

    您有一个精密基准和三个来自基准电压的输出。 我想看看 在85°C 前后、-62.5mV、-25mV 和-50mV 输出电压的比率是否在跟踪。 这可能有助于我们找到设计或组件和/或其他方面的问题。  

    e2e.ti.com/.../OPA388-Over-85C-Drift--09172021.TSC

    最棒的

    Raymond

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    我认为这个问题 是由输入端子之间的不匹配输入阻抗引起的、 当将大电阻 器与诸如 OPA2388的斩波稳定放大器一起使用时、通常需要使用此类输入阻抗;为了将输入电阻器上的 IB 电流换向为电压误差、需要匹配阻抗。  此外、由于 OPA2387更加宽容、因此最好使用它而不是 OPA2388。  无论如何、您应匹配如下所示的输入阻抗;此外、使用10k 而不是100k 等较小的电阻器也会提高性能。  

    这个问题在较高温度下变得更加尖锐、因为在85°C 以上时、输入偏置电流 Ib 被 ESD 二极管的泄漏所主导、并且上升到高于 IB 斩波电流电平、这会夸大电压漂移-请参阅下文。

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    Marek、

    感谢您提供信息。  我实际上开始得出同样的结论。  我相信我们会尝试将输入电阻器交换为10K。  我还订购了一些 OPA2387器件、以便在该电路中试用。

    收集一些数据表明、几乎所有漂移都是由第一级仪表放大器部分引起的。  mV 信号几乎可以与第一级的输出完美跟踪、并且只显示一个不随温度变化的固定误差。

    我们将更改电阻器、获取一些附加数据、然后交换运算放大器并执行相同的操作。

    感谢您和 Raymond 的帮助。  非常感谢。

    此致、


    e2e.ti.com/.../VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP.pdf

    e2e.ti.com/.../VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP_5F00_PERCENT.pdf

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    Marek、

    我使用10K 输入电阻器和2.2uF 反馈电容器更新了电路。  当匹配的阻抗极大地帮助了您时、您的信念似乎完全正确。  高温下仍有一些骤降、但其影响要小得多。

    根据捕获的数据、我倾向于相信、由于 OPA2387的输入偏置电流更低且更平坦、因此换用 OPA2387将进一步提高高温性能。  你同意吗?  您是否可以建议进一步消除高温滚降?  遗憾的是、输入阻抗始终存在一些最小失配、因为我们无法预测将1.250000V 导线引入电路板的电阻(可变长度)、但绝不能超过50欧姆左右。

    您为反馈电容器选择2.2uF 的具体原因是什么?  对于第二级放大器、2.2uF 是否比0.1uF 更好?

    您是否认为也可以向第二级放大器添加阻抗匹配电阻器(如随附的原理图所示)、或者您是否认为这些信号的输入阻抗足够低、在很大程度上无关紧要?  此设计的空间非常有限、因此添加没有价值的器件不是我想要做的事情、但如果有好处、我们将为它们找到一个位置。

    为了弥补由于切换至10K 输入电阻而损失的一些输入滤波、您对 O2A 输入端(随附原理图中的 C90和 C91)的电容有何看法?

    为了在整个温度范围内获得最佳直流性能、您是否可能建议对电路进行任何其他更改?  您认为0.1uF X7R 电源电容器和33欧姆/1000pF C0G 输出滤波器是否合理选择?

    非常感谢您的帮助。  我可以诚实地说、像这样的快速反馈让我经常在设计中指定 TI 器件。  TI 的支持一直都很出色、敬请感谢。

    此致、

    e2e.ti.com/.../0160.AMPLIFIER_5F00_REVB.pdf

    e2e.ti.com/.../0245.VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP.pdf

    e2e.ti.com/.../2311.VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP_5F00_PERCENT.pdf

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    Ben、

    我很高兴听到我的建议帮助解决了这个问题- OPA2387应该做得更好、至少是因为它在高温下的 Ib 更低。  匹配 第二级中的阻抗也可能有所帮助、我只是不确定您在第二级中使用了哪些电阻器值。  

    您还必须确保输入阻抗和反馈阻抗的总值相等-请参阅下面的。

    为了弥补因从100k 切换到10k 输入电阻而导致的一些输入滤波损失、您只需将电容值增加10倍(顺便说一下、将转角频率设置为1Hz 以下的原因是什么?)  0.1uF 电源旁路电容器听起来合理、从稳定性的角度来看、您可以选择33欧姆和1000pF、这会导致~21%的小信号过冲(<25%是良好的)-请参阅下面的内容。   

    但是,当第一级滤波低于1Hz 时,fc=1/(6.28*100k*2.2uF),如果您想最大程度地降低输出端的总集成噪声,则使用33欧姆和1nF 将 带宽设置为大约4.8MHz 的更高频率, fc=1/(6.28*33*1nF),因此,通过增加 Riso 和 Cout 值,将输出低通滤波器设置为低得多的频率可能是合理的-请参阅下面的内容。   例如、将 Riso 和 Cout 分别增大到1k 和1uF 会产生 159Hz 带宽并确保良好的电路稳定性(几乎没有任何过冲)-请参阅下文。   

    我在 TINA-TI 下面附上了一份、以便您可以运行自己的瞬态稳定性分析。  

    e2e.ti.com/.../Ben-OPA388-transient-stability.TSC

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    Marek、

    再次感谢您提供的信息。  我将运行一些仿真来确定最佳的滤波器解决方案、但我已将您的答案标记为解决方案、因为我现在已经拥有了在没有帮助的情况下继续操作所需的所有信息。

    为了回答您的问题、输入滤波器被设置为非常低的频率、因为输入信号是纯直流信号、并且我们所处的工作环境具有许多在 Hz 至数十 Hz 范围内相当显著的噪声源。  它可能没有必要保持低至目前水平。

    明天、我将发布 OPA2387数据采集的响应、以结束该线程、以防它对在座的任何其他人都有用。

    非常感谢您的帮助、这是及时和宝贵的。

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    不用客气。  祝你好运。

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    Marek、

    我们今天收到了 OPA2387器件、并将其换出。  令人惊讶的是,他们没有改变。  它们在相同的精确温度下具有相同的下降。

    有什么想法吗?  我本来期望得到相当大的改进。

    此致、

    e2e.ti.com/.../6433.VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP.pdf

    e2e.ti.com/.../0777.VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP_5F00_PERCENT.pdf

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    Marek、

    其他信息。  我将10K 电阻器与4.7K 电阻器(R1、R2、R6、R8)互换。  高温下的输出下降几乎恰好减少一半。  看起来它仍然与 IB 电流相关。

    我知道 OPA2387是一种非常新的产品-是否可能计算和不测量 IB 的数据表编号、因此不正确(或者、OPA2388实际上比数据表规格好得多)?  虽然数据表会让我相信它应该比 OPA2388好得多、但它的行为似乎与 OPA2388完全相同。

    虽然我可以进一步减小这些电阻器(例如1K)、但我想知道是否有必要采用完全不同的方法。

    也许 LMP2012这样的应用程序会是更好的选择?  仍然具有低失调电压和低温漂、但要比 IB 小几个数量级(尽管我在这里做了很大的假设、因为 LMP2012数据表中除了25°C 之外没有 IB 规格)

    我想听听您的想法。  我并不反对完全拆分此电路、因为正确解决问题是整个设计中最关键的部分。

    谢谢、

    e2e.ti.com/.../7180.VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP.pdf

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    Marek、

    很抱歉给您回复、但我觉得信息太多、远远不够。  使用1K 输入和反馈电阻器的附加图。  正如预期的那样、温度下的下降再次减少。  除非您认为另一个因素正在发挥作用、否则这似乎与 IB 直接相关。

    e2e.ti.com/.../5556.VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP.pdf

    e2e.ti.com/.../1805.VREF_5F00_TEMPERATURE_5F00_SWEEP_5F00_PERCENT.pdf

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    是的、 您看到的所有内容都与 IB 电流相关、但斩波放大器中的 IB 电流有两个不同的分量、例如 OPA2388或 OPA2387 -来自放大器前端斩波动作的 IB 尖峰的集成电流、可在最高75C-90C 的温度下主导整个 IB、然后进行反向偏置 超过90C 的 ESD 保护二极管的泄漏电流。

    所有数据表规格在室温(25C)下进行测试、而在较高温度下、它们根据特性进行了指定-请参阅注释1:根据多个批次的器件组装平台系统测量结果确定的规格。

    斩波放大器中的电阻器匹配主要有助于应对斩波动作中的 IB 不匹配、但由于泄漏而不是必需的、因此在~85C 以上可能没有帮助。

    因此、您似乎只需要在较高温度下具有最低 Ib 的精密运算放大器、而 LMP2012不是其中之一-请参阅下文。

    OPA2333具有斩波放大器在整个温度范围内的最低 Ib -请参阅下面的内容。

    但是、诸如 PA2391或 OPA2392的非斩波器将是 您的最佳选择(请参阅下面的 IB 与温度间的关系)、但目前只有单个版本可用。

    因此、我相信 LMC6482 DUAL 可能是您的最佳选择-请参阅下面的内容。