[参考译文] TLV4113：SHDN 使能斜坡具有200µs μ s 的领先振荡

您好、Lawrence、

您能否与我们分享原理图？ 这是关断引脚要求。  

最棒的

Raymond

这是我们的原理图。 我们已验证关断引脚在0和5.4V 电压下循环至电源轨。 尽管原理图中显示为5V、但我们将"5V"电源增加到了5.4V、以便为驱动蓝色 LED 留出更多空间。  

您好、Lawrence、

Q：当以  1V 输出和100mA 电流驱动 TLV4113输出端的10 Ω 电阻器时。 运算放大器的输入稳定、同时 SHDN#被拉高。

我想了解您的 LED 驱动原理图。 您在5V 时以高达320mA 的电流驱动 LED。 这是恒流驱动电路的电压。 屏幕截图中的电路 LED 是输出端的 LED 波形、如下图所示。  SHDN 引脚上拉为高电平意味着运算放大器的输出打开。 当您测量蓝色 LED 输出电压为1V 时、您可能会观察到振荡？

您能否为我提供电路中使用的蓝色 LED PSpice 模型？ 现在、我不确定 TLV4113是否以线性模式运行。 它似乎在比较器模式下运行。  

请向我提供您想要驱动 LED 的电压和恒定电流电平。 如果您将 TLV4113 (运算放大器)用作比较器、则它不需要反馈(仅需要 V-处的基准电压)、并且您无法通过 LED 控制电流电平(LED 的亮度)。  我想知道 J12-J15连接器的连接是什么、我可以检查电路的稳定性。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

  我们的目的实际上是驱动不同颜色的 LED。 但是、我们在驱动简单电阻器时发现了相同的效果。 在上面的示波器布线中、我们在100mA 电流下驱动一个简单的10欧姆电阻器、以实现1V 输出。 我们看到不同电阻器和 LED 的效果几乎相同。 因此、如果我们可以解决电阻器的这个问题、我们怀疑它将很好地解决 LED 问题。 输出连接器直接连接到由单个组件驱动的 LED 或电阻器。 因此、请尝试在输出连接器 J12-J15上的 PSpice 模型中放置一个通用10欧姆电阻器。  

我们希望以电流模式驱动以调节 LED 的亮度、并在0.1毫秒内打开 LED 以获得短脉冲。 我们确实需要电流反馈、因为 LED 是与电压呈指数关系的二极管、因此电流不稳定。  

我注意到您在示例电路中使用较大的10欧姆电阻器。 由于我们希望在300-500mA 范围内生成短脉冲、因此 LED 不会留下任何电压接头、整个二极管的电压为3-4V。  

感谢你的帮助、  
Larry

您好、Larry、

Q：我们看到不同电阻器和 LED 的效果几乎相同。  

在测试条件下、您将 TLV4113运算放大器用作比较器。 因此、输出放大器的输出始终接近5.5V (或电源轨电压)、这意味着您将不会看到 LED 的电流变化或 LED 的亮度变化。  

如果您使用的电压小于1V (0.1V 至0.7V 左右)并移除1MOhm/5V 电阻(如我的仿真中所示)、则您可以在线性模式下运行(仅限条件模式)。 如果 输入电压高于0.7V、电路可能会返回到比较器模式。  

Q：我注意到您在示例电路中使用了一个较大的10欧姆电阻器。 由于我们希望在300-500mA 范围内生成短脉冲、因此 LED 不会留下任何电压接头、整个二极管的电压为3-4V。  

LED 开启时的压降是多少(我需要知道是否要对电路进行仿真)？ 如果您愿意、您可以给我一个器件型号。 使用电流电路、TLV4113可能无法同时提供500mA 电流并调节电流、但我可以尝试使用它并为您提供仿真或建议。  

最棒的

Raymond  

我们可以看到输出端具有很好的电流控制、电流范围为0至300mA。 具体而言、在10欧姆电阻器上、我们请求100mA、实际上在上面连接的输出的示波器迹线上看到1V 电压。  

将1M 电阻器连接到5V 是多余的、不起作用、并将在未来的布局中移除。 接地的0.5欧姆电阻器在很大程度上主导了1M 电阻器。  

不同颜色的 LED 具有2V 至4V 的不同二极管电压、具体取决于颜色。 蓝色表示更高的电压。 但这是不相关的。 我们看到单个电阻器的效果相同、输出端没有二极管。 请在运算放大器输出上仅使用一个电阻器进行建模。 我们看到一个简单的电阻器也存在同样的问题。 发生什么事了？  

您好、Larry、

不同颜色的 LED 具有0.2至0.4V 的不同二极管电压、具体取决于颜色。 蓝色表示更高的电压。 但这是不相关的。 我们看到单个电阻器的效果相同、输出端没有二极管。 请在运算放大器输出上仅使用一个电阻器进行建模。 我们看到一个简单的电阻器也存在同样的问题。 发生什么事了？  

1.红色 LED 的正向电压约为1.7至2.0V，绿色的 FW 电压约为2V，蓝色的 FW 电压约为3V 至3.3V  

 2.人眼不能平等地察觉红色、绿色和蓝色。 眼睛视网膜颜色响应看起来像钟形曲线；对绿色最敏感、对红色和蓝色最敏感。 因此、对于不同的 LED 颜色、您必须以不同的方式驱动恒定电流(如果您希望以相同的强度感知颜色)。

对于蓝色 LED、假设 Vfw=3.3V、则运算放大器的输出电压仅为配置的5.5V。 蓝色 LED 的压降约为5.5-3.3=2.2V。 要获得300mA 电流、您需要为蓝色 LED 提供2.2V/0.3A=0.67欧姆的感应电阻器。  

此外、LED 作为负载(LED 中的电容作为负载)时、您可能会遇到振荡或运算放大器不稳定问题。 如果这是一个问题、我们需要找到一种补偿方法。 这就是我必须在仿真中对实际 LED 进行建模的原因。   

最棒的

Raymond

很抱歉、我的意思是二极管压降是从2V 到4V。 我无意中添加了一个小数点、因为当时我分散注意力。 我们有时会使用更高的电压来更深的蓝色、而 LED 具有一些额外的串联电阻。 我们有时会看到 LED 上的电压接近4V。 但这也不是我们的振荡问题、这种振荡发生在简单的单个电阻器上、输出端没有 LED 或二极管。  

我们非常清楚眼图的颜色映射。 但这些颜色是特殊测试目的所必需的、并可通过光电探测器使用校准比率进行感应。 因此，人类的看法与我们的需要或所面临的问题无关。

我们可以看到没有 LED 的振荡。 我们可以看到输出上使用单个电阻器而没有 LED 的振荡。 讨论 LED 并对其进行建模并不相关、除非我们了解为什么使用运算放大器输出端的简单电阻器发生振荡。 我们在多个电路板上以及对于大多数电流、都看到了这种高度可重复性。 在较低的电流下、振荡更少、但在 µs 情况下、在 SHDN#变为高电平后、仍然需要大约200 μ s 的时间、然后输出突然稳定并从那时起按预期运行。  

您好、Larry、

我按照您的建议在输出端使用单个电阻器(无 LED)、TLV4111/TLV4113运算放大器不应振荡。 它将处理10kHz 输入开关信号。  

/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/TLV4111-E2E-02032021.TSC

在该模型中、我无法像在屏幕截图中那样模拟 SHDN#引脚的关闭/打开。 存在 t (on)时间周期、您需要先打开放大器、等待几微秒或更长时间、然后应用输入信号。 换言之、我看不到屏幕截图中所示的振荡。  

请确保 TLV4113需要在线性模式下运行、其中运算放大器的 V+= V-。 如果一个电压大于其他引脚、或者相反、您不是在运算放大器线性模式下运行。  

最棒的

Raymond  

雷蒙德

您的模型显示您正在使用 TLV4111。 该模型没有 SHDN#引脚。 您需要使用 TLV4110通过 SHDN#引脚对单个运算放大器进行建模。  

µs、我们能够在数 μ s 内看到运算放大器输出在来自 D/A 的 Vin 阶跃上升时的快速转换 当 µs 输出电压恒定但 SHDN#引脚被启用时、会出现200 μ s 延迟和振铃的问题。 请使用合适的器件对该行为进行建模。

谢谢、
Larry

您好、Larry、

TLV411x 具有与数据表所示相同的型号和裸片。 Green-Williams-Lis PSpice 模型不模拟关断引脚。  

让我们排除关断引脚问题。 请将关断引脚拉至高电平并馈送您的 D/A 信号、然后向我发送屏幕截图。  

最棒的

Raymond

您好、Lawrence、

让我跳一会、看看我是否能提供帮助。  我不打算重点介绍该模型、因为这些是宏模型(而不是晶体管级模型)、并且不会对器件进入和退出关断状态的细微差别进行建模。  它们通常是建模的功能行为。   

在这里帮助我了解一点。  TLV4113具有一个低电平真(/SHDN)引脚。  在您的原始示波器屏幕截图中、您似乎已将[黄色]关断引脚设置为低电平、然后将其脉冲高电平(有效)大约110us、然后再将其恢复为低电平(关断)。  您是否希望输出在该时间一直保持稳定？  我确实看到数据表图24确实显示了该时间范围的短持续时间禁用、但并未显示如此短的持续时间启用。  我可以说、大多数客户不使用关断引脚来提供输出脉冲；他们通常会对 DAC 进行脉冲、并依赖于放大器的带宽/SR、而不是通常用于提供节能状态的关断功能的开/关/稳定时间。    

在关断模式下、两个输入完全分离(也称为"比较器模式")、因为 DAC 强制 IN+至1V、而输出负载接地端将 IN-拉至接地。  当从 DISABLE 模式中退出时、输入之间将存在~1V 的差分电压、然后反馈工作以将它们重新组合在一起。  我的第一个自然反应是二极管的非线性阻抗会导致一些振铃。  但您说您也使用了电阻器而不是二极管来尝试它。  我看到一个2引脚连接器... 您是否将该电阻器远程放置在电缆的另一端、或尽可能靠近 Vout/IN-节点？  如果存在布线(甚至是长布线/连接器)、我当然会想到 L*di/dt、其中电流在运算放大器仍在开环运行的情况下从零变为100mA。   

您的设置中的一张或两张图片可能会有所帮助。   

谢谢、
Scott

我们将为您提供更清晰的图片。 TRIG 不是/SHDN 线路、而是其他的东西。 此外、上面显示振铃的初始图是使用电阻器而不是 LED 或二极管的。  

~µs µs 使用/SHDN 线路产生200 μ s 脉冲、数据表中的图26也在 Raymond 的第二篇文章中给出、显示了输出在几 μ s 内变得高电平、这让我们希望使用/SHDN 的门控可以工作。  

现在、我们将生成与原始示波器相同的示波器迹线、以小于10英寸的引线驱动10欧姆电阻器、但由 DAC 的快速上升时间驱动。  我们知道这是快速的(几 µs μ s)、没有振铃、并且会为您提供迹线。 这意味着它不是电路问题。 但 µs 另一种方法、IN+上恒定的 DAC 输出和几毫秒的/SHDN 门控可提供200 μ s 的振铃、然后根据原始帖子进行趋稳。

感谢你的帮助。  

谢谢劳伦斯。  从"运算放大器内部"的角度来看、这两种情况之间可能存在很大差异

-当您使用 DAC 进行脉冲时、所有运算放大器内部偏置都会得到稳定、快速运算放大器会将其中的大部分视为小信号瞬变(取决于输入速度/幅度、放大后的示波器图可能会有所帮助)。  电缆的电感和产生的 L*di/dt 仍然存在、但运算放大器处于"理想位置"。  

-当您使用/SHUTDOWN 引脚进行脉冲时、可能没有一个运算放大器内部偏置处于良好的位置、它不是快速运算放大器、而是充当潜在压摆限制中的比较器等  一旦运算放大器处于"理想位置"、电缆的电感以及由此产生的 L*di/dt 最终会得到补偿、但这可能需要一些时间。   

我想、您应该看看是否可以模仿数据表图中的快速启用功能、在非常小的区域(无电缆、长蓝色导线等)中使用纯阻性负载。  请注意、对于单位增益为几 MHz 的放大器、10英寸可能会感觉像一英里。  当然、还有交流返回电流的流动方式。  可以放心地假设两根导线物理上相邻或绞合、并且不会在实验室工作台上形成良好的大环路？   

谢谢、
Scott

Scott、电缆确实在流入连接器的输出电流和输入电流之间稍微绞合在一起。 我们可以尝试在连接器上放置一个电阻器、以确保连接正确。  

我刚刚在电路板上测量、运算放大器到连接器的输出是一条7.6mm 长的走线。 回路是一条靠近输出端的3.6mm 迹线、但还有其他连接到感应电阻器的线路、总共有9.3mm 的迹线。  

如图26所示、该图显示了输出随/SHDN 的上升速度非常快(微秒)、没有振铃。 图26使用1.5V 输出代替1.0V、使用100欧姆电阻代替10欧姆。 我们可以尝试该配置。  

我们采用了一些更清晰的示波器布线。 它们中的每一个都查看10欧姆电阻器上2V 的输出。  

请注意、IN+探头的读数过低10倍、因此 IN+上的实际输入为100mV/div、而不是10mV/div。  

当使用 SHDN#线进行门控时、第一条线迹显示振铃、而 IN+保持恒定。  

当 SHDN#保持高电平并且 IN+信号由 DAC 输出门控时、第二条迹线不显示振铃。  

在数据表图26中、测试电路似乎 配置为单位增益。

我们的配置中的增益约为20倍。 这可能是一个问题吗？  

Lawrence、在您先前分享的原理图中、运算放大器看起来具有单位增益。  我缺少什么？  20X 增益在哪里？  谢谢。   

运算放大器设计用于使用0.5欧姆电阻器进行恒定电流控制。 所需的总电压增益取决于负载电阻器。 对于10欧姆负载电阻器、所需的电压输出比串联的0.5欧姆感应电阻器高20倍。
对于上述布线、以2V 电压在10欧姆电阻器上驱动、电流为200mA、0.5欧姆感应电阻器上的电压为100mV、与 IN+和 IN-输入电压相同。  

对于 LED、对于给定的输出电压、电流将略低、感应电压也会稍低。 因此、增益将略高一些。 不过、我们看到电阻器和 LED 的响应类似。  

您好、Lawrence、  

我想看看您说的是什么。  但运算放大器闭环增益不依赖于输入电压到输出电流的传递函数。  运算放大器只能看到反馈方面的电压。  

假设您的 LED 二极管在导通期间的正向压降为2V、电流为100mA、电流为200mA 时的正向压降为2.2V。  

-如果使用10欧姆的"负载"电阻器、则 DAC 分别强制1V 和2V。  

-对于100mA、输出将为1V+2V=3V。  因此、同相(噪声)增益为3V/1V=3V/V   

-对于200mA、输出将为2V+2.2V=4.4V。  因此、同相(噪声)增益为4.4V/2V=2.2V/V   

-如果现在您使用0.5欧姆的"负载"电阻器，则您的 DAC 分别强制50mV 和100mV。   

-对于100mA、输出将为50mV+2V=2.050V。  因此、同相(噪声)增益为2.050V/50mV=41V/V   

-对于200mA、输出将为100mV+2.2V=2.300V。  因此、同相(噪声)增益为2.300V/100mV=23V/V   

因此、我想我们在这里说的同样、有效增益随不同的"负载"电阻器而变化、但可能会以不同的方式表示。  现在、关于这是否会产生影响... 当然可以。  当然、闭环带宽在41V/V 与3V/V 的增益中有所不同  但是、正如您所说的、即使在增益明显较低的电阻器下也会发生这种情况、尽管增益不是数据表所示的1V/V。  因此、我建议您以单位增益重新生成数据表图、而不会增加电感、然后从该图开始(更改增益、添加布线、添加非线性二极管等)。   

请注意、我在括号中使用"load"、因为 load 实际上是整个反馈网络、包括二极管。