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[参考译文] LMP7701:Tina/Spice/LMP7701:电压控制电流源过冲

Guru**** 2386620 points
Other Parts Discussed in Thread: LMP7701, OPA192
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/987560/lmp7701-tina-spice-lmp7701-voltage-control-current-source-overshoot

器件型号:LMP7701

你(们)好

我正在尝试制作一个激光驱动器。 但我在这个领域是新手。 所以我读了很多文件,我有一些疑问。

有几个不清楚的地方。

 我正在读取此胎面、如下所示:

https://e2e.ti.com/support/amplifiers/f/amplifiers-forum/655304/tina-spice-lmp7701-voltage-control-current-source-overshoot

您能否解释一下如何检查所示电路的稳定性。

 我发现了很多有关单运算放大器和无源器件稳定性的文章。 但在该电路中连接了两个运算放大器。 我们将在哪个点检查环路增益。 环路增益是否位于所附 Tina TI 原理图中的正确位置? 如果正确、我们将如何测量相位裕度和增益裕度?

您能否提供与  运算放大器稳定性相关的任何其他文章的链接、其中一个运算放大器是输入、另一个位于反馈路径中?

它是检查整个电路稳定性的正确方法还是有其他方法?

e2e.ti.com/.../Stebility_5F00_10A-driver_5F00_09_2D00_jan_2D00_18V2-_2D00_-T9-_2800_13_2900_.TSC

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    晨报 Parveen、  

    我开始查看这一点、有几个注意事项-  

    在 LG 仿真中、您首先要做的是查看直流工作点。 您目前在超出运算放大器范围的各个点固定到接地端。 需要先修复它

    2.如果您尝试使二极管中的电流为零、则环路将打开-这可能不是一个好主意。  

    3.不确定您要达到的脉冲速度、但您使用的运算放大器可能不应该达到快速

    4.当环路闭合并运行时、可能不是世界上将该电容器放置在反馈运算放大器的输出上的最佳主意。  

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    您好、Parveen、

    问:它是检查整个电路稳定性的正确方法还是有其他方法?

    除了 Michael 的评论之外、我还需要满足以下设计要求才能仿真电路。  

    U1同相输入端的 V2电压是多少? 您需要有一个直流操作点、正如 Michael 所指出的。  

    2.您希望驱动激光二极管的恒定电流是多少? 假设在100m Ω、R2上、V2=1V、VF1=1V。 100mΩ 蓝色矩形中显示的增益为1、则 V-I 电流转换为1V/μ s = 10A。 现在、蓝色矩形框的增益为16。 如果您尝试通过100mΩ μ A 驱动10A 电流、则输入电压需要为1/16V=62.5mV。  

    3.我认为您打算在脉冲输入中驱动激光二极管,上升/下降时间要求是什么? LMP7701可能没有用于驱动快速上升/下降时间周期的快速转换率。  

    电路是 V-I 转换器、它使用电压反馈来控制流经100m Ω 的电流。 LMP7701可能不是适合应用的最佳运算放大器。 您希望使用低电压偏移运算放大  器、例如 OPA192或类似运算放大器、以实现更好的性能。 我们有许多精密运算放大器可供您选择。   

    5、如果您的注入点考虑增益为16、则注入点应包括 U2运算放大器。 如果您驱动10A 电流、则无需在反馈环路中使用 U2。

    封闭是一个不供您参考的应用。   

    https://www.ti.com/lit/an/slaa868/slaa868.pdf?ts=1616442316354&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    请告诉我们您的设计要求、我们可以帮助您稳定电路。  

    最棒的

    Raymond

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    您好、 Raymond、

    感谢您的详细答复。 我已读取可编程低侧灌电流电路。 但我还有一些不清楚的事情:

    1. 我们如何从理论上分析电流源的带宽? (可编程低侧灌电流电路)中电路的仿真显示3dB 带宽为226Khz。
    2. 如果系统的带宽为226Khz、 这是否意味着我们可以在瞬态响应中接收正弦输入同相的输出?
    3. 这篇文章的第3页中提到的小信号阶跃响应是什么意思。 选择小信号阶跃响应幅度的标准是什么?
    4. 上述文章中的大信号阶跃响应幅度是多少?
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    您好、Michael、

    感谢您的详细答复。 我已读取可编程低侧灌电流电路。 但我还有一些不清楚的事情:

    1. 我们如何从理论上分析电流源的带宽? (可编程低侧灌电流电路)中电路的仿真显示3dB 带宽为226Khz。
    2. 如果系统的带宽为226Khz、 这是否意味着我们可以在瞬态响应中接收正弦输入同相的输出?
    3. 这篇文章的第3页中提到的小信号阶跃响应是什么意思。 选择小信号阶跃响应幅度的标准是什么?
    4. 上述文章中的大信号阶跃响应幅度是多少?  

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    您好、Parveen、

    所附的 V 至 I 电路将从9Vdc 提供10Adc。  

    e2e.ti.com/.../Stebility_5F00_10A-driver-03222021.TSC

    请告诉我您是否想到了这一点。 我将於明日答覆你的质询。  

    最棒的

    Raymond

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    您好、Parveen、

    问题1:我们如何从理论上分析电流源的带宽?  

    我不知道您在-3dB 处从哪里获得了226kHz 的带宽。 我可以向您展示如何在反馈环路内注入小信号。 它与我们的培训视频中介绍的方法略有不同。  

    https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-introduction?context=1139747-1139745-14685-1138805-13848

    我正在从我在前一个回复中发布的示例执行小信号注入。  

    这是为了绘制环路增益、获取0dB 时的 BW 图和 BW 时的相位裕度、BW 约为257kHz、相位裕度为80度。  

    e2e.ti.com/.../Stebility_5F00_10A-driver-AC-Analysis-03222021.TSC

    Q2:如果系统的带宽为226Khz、 这是否意味着我们可以在瞬态响应中接收正弦输入同相的输出?

    这取决于保留在0dB 的可用相补角。 瞬态响应通常是一种阶跃函数或快速上升或下降沿、如方波。 如果您希望以最小相位延迟保持输入和输出、则需要在反馈环路中的主导极点之前保持输入信号。 您可以在检查相位图时从交流分析图中得知。

    Q3:本文第3页中提到的小信号阶跃响应的含义。 选择小信号阶跃响应幅度的标准是什么?

    小信号分析以运算放大器电源电压或响应中的最大输出电压振幅为基准。 小信号通常约为上述信号的1%。 在上面获得的环路增益图中、要求工程师检查小信号阶跃响应、以验证反馈环路补偿后反馈环路的稳定性。 一般而言、相位裕度需要大于45度(经验法则、但存在例外情况)才能保持稳定(例如运算放大器稳定性)。 °认为最好具有高达90 μ s 的较高相位裕度。 单位增益带宽下的低相位裕度(<45°)将在应用小输入信号阶跃函数时产生振荡和不稳定。 根据布置的仿真的阶跃响应、反馈环路是稳定的、并且在环路响应中有轻微下冲。

    Q4:上述文章中的大信号阶跃响应幅度是多少?

    较大的阶跃响应 振幅通常被视为 Vcc 的大约20%。  

    您的电路能够为激光二极管提供高达0-10A 的电流。 如果不更改其他参数、您应该会很好。 即使是这样、您也可以使用模型检查环路稳定性。 如果您有其他问题、请告知我们。  

    最棒的

    Raymond

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    你(们)好,Ray
    我非常感谢你,因为你解释了我的许多疑问。 我仍在更彻底地理解你的答复。 当我有更多问题时、我会与您重新联系。

    相关信息
    Parveen

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    你(们)好,Ray

    我研究了以下链接中提到的电路、发现其仿真带宽为226Khz。

    https://www.ti.com/lit/an/slaa868/slaa868.pdf?ts=1616442316354&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    如何通过实验测量该电路的带宽?

    如前所述、对于小信号带宽测量、如果我施加信号电源幅值(5V)的1%、则意味着 在 函数发生器的帮助下施加50mV 方波脉冲或正弦信号、并在10Hz 至 up10Mhz 范围内改变其频率。  这通过实验提供了3dB 带宽。 是这样吗? 当我在瞬态仿真中执行此过程时,由于它是恒定电流源,因此电流振幅几乎恒定到1MHz。

     您能否为我提供通过实验测量3dB 带宽的正确方法?

    e2e.ti.com/.../AC.TSC

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    您好、Parveen、

    您使用哪种激光二极管? 您是否有 Spice 模型用于它?

    Kai

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    您好、Parveen、

    问:如何通过实验测量此电路的带宽?

    是的、如果我回忆一下、我会根据您的查询对带宽进行补偿、即226kHz 带宽。   

    要验证电路的带宽(交流注入实验)、您需要以下测试设备。  

    1.矢量网络分析器

    2. 喷射变压器+小信号喷射负载电阻>喷射变压器带宽> DUT 带宽

    3.可能需要标准的功能生成器,具体取决于设置

    上述测试设备成本高昂、是测量环路响应的经典方法。 但是、您可以使用低成本设置进行类似的设置、如下所示。  

    a.使用示波器或便携式矢量网络分析器(Bode100)替代矢量网络分析器。

    b.使用 https://www.picotest.com/products_injectors.html 上的小信号注入变压器。 还有其他供应商制造类似的注塑变压器。 比如 Ridley Engineering 和 Omicron Lab 等。   

    youtube.com 上有许多视频片段、我使用示波器提供了电源控制环路响应测量示例下面显示的示例是有关电源配置中的环路注入的示例、但注入原理是相同的、 这与  我通过 Tina 仿真演示的方法相同。  

    https://www.youtube.com/watch?v=hpgiPkyEAiU

    https://www.youtube.com/watch?v=YHCQ0GDlw6Q

    问:您能不能为我提供试验性测量3dB 带宽的正确方法?

    以上方法是一种更准确的方法、通过环路分析测量-3dB 点。 要验证环路增益分析、您需要首先仿真实际电路并通过仿真获得电路的-3dB 点。 然后、您可以将交流信号(频率约为-3dB 点)注入直流输入偏置、并监控 Rsense 节点处的交流响应。 和关联了输入交流输入频率信号与输出交流信号响应。  

    该特定电路实际上是电压控制的恒流源。 输入是电压源、环路尝试根据输入信号将 Vsense 处的电压保持恒定。 由于 Rsensing 上方的 Vsense 保持恒定、因此通过 Vsense/Rsense 来保持流经晶体管的电流(此电路的行为类似于串联线性稳压器或 LDO、但负载为 Rsense 电阻器除外)。  

    您想让我查看 ac.tsc 吗? 电路的单位增益带宽约为135Hz。 我需要更多的设计/应用要求。  

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    最棒的

    Raymond

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    Ramond、您好、非常感谢您抽出宝贵的时间、为我提供如此详细和清晰的答案。 由于我不熟悉这个领域、我将在接下来的几天内浏览您善意提供的信息。 如果我有任何进一步的澄清、我将与您再次联系。