[参考译文] OPA991：OPA991不符合压摆率规格。

你好，Lidong，

请参阅压摆率规格的测试条件：Vs=40V 和 G=+1。

运算放大器通常在要求增益 G=+10而不是 G=+1时压摆率会降低。

Kai  

您好、Tim、

感谢您回答我的问题。 TI 高精度实验室视频对理解非常有帮助。

但我仍然有问题。 我已经在 TINA-TI 和 PSpice 上模拟了这个简单的电路。 我还研究了 TI 的《模拟工程师电路设计指导手册：放大器》第9页反相放大器电路中的公式。

所有这三种情况都表明、我向您发送的50kHz 电路应该正常工作、并且不会像图中所示那样失真。 仿真还显示出完全不同的方波响应。

我相信这些仿真显示的是正确和预期的响应。 但实际的硬件响应是完全不同的、不是预期的。 我将包括下面仿真的 TINA-TI 屏幕截图。 您可以将这些仿真输出与我使用实际硬件获得的实际输出进行比较。 这些屏幕快照是提前发送的。

方波仿真输出。 50kHz 0.2V 输入

正弦波仿真输出。 50kHz 0.5V 输入

您可以看到、这些仿真与我得到的实际硬件响应不接近。

那么、我的问题是、它们为什么会有如此不同、或者 TI 可能会向我发送错误或损坏的器件？ 注：部件标记正确。

我从 TI 网站购买了其中的100个。 因此、我信任这些部件。  我已经测试了10个这样的问题、都给出了相同的错误响应？ 我还通过将运算放大器顶部的部件死区固定、消除了所有电路板寄生。 一些器件被焊接到 PCB 上、有些器件用压脚固定到位、以消除因焊接而导致的任何热损坏的可能性。 我已经做了我能想到的一切来彻底测试这些器件、我没有做任何改变、我之前发送的示波器屏幕截图中显示的输出响应。

如果有人想知道会发生什么情况、那会很好？ 您是否能够连接此电路并查看它是否适合您？

正如我在前面所说的、LM7301在此相同的硬件设置中按预期工作。 OPA991应该是更好的器件吗？

谢谢！ 非常感谢您的帮助！

你好，Lidong，

您的电源电压来自哪里？ 它是否稳定、干净且有噪声？ 您的去耦电容器是什么？ 输出连接了什么？

OPA991的速度可能不够快、无法以10的增益处理50kHz。 您在该频率下的增益保留仅为5MHz/(50kHz x 10)= 10。 这可能不足以生成干净的50kHz 正弦输出信号。 我会选择更快的运算放大器。 或者连续使用两个运算放大器、并将增益均匀地拆分为两个。

Kai

你好，Lidong，

您的计算可能使用完全压摆率(21V/us)、并且我们的模型无法在压摆升压功能开启时精确复制。 这些可能是您的计算和仿真与基准测量不匹配的原因。

如果您输入较大的阶跃响应、例如5V 或10V、您是否可以看到数据表中显示的全压摆率？

谢谢、

Tim Claycomb

尊敬的 Kai：

此电路的电源电压来自两个线性15伏电源。

由于可能的噪声、我远离开关电源。

我有两个0.1uf 电容器。 运算放大器的每个电源引脚上都有一个引脚连接到接地层。

输出负载是 X10示波器探针、没有其他东西。

不确定我是否理解您介绍的增益反转讨论？

如果您看一下我在下面执行的计算、它看起来是(来自数据表和设计公式)、它应该起作用吗？

 我仍然感到困惑？

我的设计不能使用双路运算放大器拓扑、它已经使用一个运算放大器进行了固定。

您能否推荐您认为适合此设计的更好运算放大器？

我的封装是5引脚 SOT-23、与往常一样、它需要低成本。 OPA991在1ku 为0.384美元。 总是有东西！

感谢你的帮助。

 

您好、Tim、

是(21V/us)是我使用的器件、但我也检查了数据表中的图6-11。 对我来说、这表明它应该起作用？？？ 另请参阅下面的计算结果、了解如何得出结论。

 

如果它不是数据表中给出的 SR、我应该使用什么 SR？

 

我将使用5V 和10V 阶跃设置测试。 我是否需要将增益改回1或增益10是否适合进行此测试、因为它无论如何都会使输出饱和并具有如此大的输入？

 

查看数据表图、数据表规格中提供的信息以及我的计算结果、我缺少什么？

这对我来说将是一个很好的学习体验、因为我显然在这个简单的设计中缺少一些基本点！

 

感谢大家对此提供的所有帮助！

 

请参阅下面的计算和数据表图。

TI 模拟工程师电路设计指导手册：放大器(第二版)

SBOA270A-2018年2月- 2019年1月修订

https://www.ti.com/seclit/eb/slyy137a/slyy137a.pdf?ts=1621612875839&ref_url=https%253A%252F%252Flogin.ti.com%252F

 

反相放大器电路第9页

 

我的设计目标

输入

ViMin =-0.5V

ViMax= 0.5V

输出

VoMin=-5V

VoMax=+5V

频率

50kHz

电压

VCC= 15V

Ve=-15V

我的实施

R1=1K

R2=10k

增益=-10

每个电源引脚上的电容均为0.1 μ F、接地端

输出负载为 X10示波器探针。

+/- 15V 线性电源

 

反相放大器电路

步骤4.

计算小信号电路带宽、以确保其满足50kHz 要求。 请务必使用电路的噪声增益或同相增益。

NG= 1+R2/R1 = 11

OPA991的 GBP = 4.5MHZ

BW = 4.5MHZ/11 = 409kHz

409kHz 远高于所需的50kHz

 

反相放大器电路

步骤5.

计算最小压摆率所需的最小压摆率、以最大程度地减小压摆引起的失真。

OPA991的 SR 为21V/us

SR > 2 x Pi x f x Vp

SR > 2 x 3.1415 x 50kHz x 5V = 1570kV/S = 1.5V/us

21V/us > 1.5V/us

1.5V/us 远低于 OPA9901的21V/us

OPA991数据表信息

• 轨到轨输入和输出

• 宽带宽：4.5MHz GBW
• μs 摆率：21V/μ s
• 高容性负载驱动：1nF
• 宽电源电压范围：±1.35V 至±20V、2.7V 至40V
• 高输出电流(±75mA)

图6-11.

增益10是20dB 的闭环增益。 下图显示50kHz 完全在范围内？

您好、Tim、

我确实运行了输入电压、最终看到的是21V/us。 但我认为这就像将运算放大器用作比较器？ 在数据表中、它在哪里指定了正常使用的这种非常慢的 SR 响应？

我在使用此器件时犯了一个代价高昂的错误、想要了解数据表中应该看到这种缓慢的 SR 响应的位置？  不想在将来犯同样的错误！

谢谢、我已经观看了这些视频、他们提供了很多信息、但没有回答这个问题？

数据表中没有任何警告或任何暗示、我可以看到、21V/us 的指定 SR 仅适用于非常特定的输入范围、 如果您不满足该输入范围、SR 将是 XX V/us 的非常慢的 SR？ 请参阅数据表中的第7.1节"概述"。 如果未指定、我将如何为此进行设计？ 我应该在数据表中查看什么或在哪里查看这些内容？

 您能否解释一下为什么图6-11和6-39显示它应该在增益为10和15伏的电源下工作？  该图使用什么 SR？

感谢您对此提供的所有帮助！

经过大约40多年的设计、我们仍在学习！ 这是一件好事！

如果您要指定一个部件、您将使用哪一个部件？

尽可能低成本

再次感谢！

你好，Lidong，

我想、当运算放大器具有"压摆升压级"时、会发生异常情况。 如果该运算放大器的行为奇怪或怪异、您会感到惊讶。

我会选择一个不具有此类"转换升压"级的运算放大器。 我会给 TLV172一个尝试：

50kHz 正弦：

和200kHz 正弦：

e2e.ti.com/.../lidong_5F00_opa172.TSC

并且不会忽略小信号阶跃响应。 OPA991看起来一点也不快。 请注意 OPA172的速度有多快  

Kai

[引用 userid="481820" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/999779/opa991-opa991-is-not-meeting-its-slew-rate-specification/3708658 #3708658"]经过40多年的设计后、仍在学习！ 这是一件好事！[/引述]

是的、但此时数据表应该更加清晰

Kai

大家好、

这有点令人沮丧、有点昂贵、但嘿、活和学习。

我将尝试使用 TLV172和 OPA2990、看看这是怎么回事？

Kai、

 我知道您在何处使用 TINA-TI 来展示 LTV172应该起作用、但我也在 OPA991中使用了 TINA-TI、它还表明它应该起作用？ 我想我对这些模型的保真度再也不是很确定了吗？

您说“OPA991看起来一点也不快”？ 您在数据表的哪个位置看到了这种情况？ 这是我的问题之一。 为了防止这种情况在将来被人绊倒、我应该考虑什么？

另一个问题是、我应该如何解读 opa991数据表中的图6-11和6-39？ 它们是基于小信号还是大信号？ 如果可能、我仍然想知道小信号压摆率是多少？ 它是否可以从数据表的某个位置进行计算？

Tim、

我只需要转换速率就能以最小的失真传递该信号。 根据步骤5的计算、如果我正确的话、似乎需要超过1.5V/us？

所有、

感谢回答我的问题！ TI 可能希望调整数据表、以便在将来更清楚地说明这一点？ 它可能会帮助其他人吗？ 指定小信号压摆率将是一个很好的开始、当升压打开时？ 此外、还可以更新 TINA-TI 模型以包括此升压电路功能的正确运行、因为这有点不寻常、我猜也不常见？

我非常感谢您在这方面所做的一切努力和提供的帮助！ 我学到了很多。

我将尝试通过 TI 样片申请计划获取这些器件的一些样片。 我想我会看到它的效果如何？

再次感谢这里的一切！

你好，Lidong，

在比较小信号阶跃响应时、OPA991看起来不是很快：

Kai

嗨、大家好、

感谢您的回答！

Kai、

随附的数字对我们有很大帮助。 从这些图中可以看出、OPA991的小信号压摆率为

0.02V/0.6us =0.03V/us，这非常慢。

根据 TLV172的图、它的小信号压摆率为

0.01V/0.06us = 0.166V/us

对我来说、根据需要最低1.5V/us 的其他计算、该器件仍然无法正常工作？  我只是在左边区域吗？ 我觉得没有什么补充？

Tim、

对于 OPA2990、根据数据表图计算出的小信号压摆率为

0.02V/0.5us = 0.04V/us、这小于所需的1.5V/us？？？

哦、TI 也拒绝了我的样片申请！

再次感谢！

你好，Lidong，

在考虑小阶跃响应时、不应考虑压摆率、而应考虑上升时间。 我为您准备的图表明、TLV172比 OPA991快得多。 因此、TLV172很有可能为您完成任务。

利东

使用运算放大器时、应用的数量是无限的。 数据表无法涵盖所有这些无限应用、但会尝试提供足够的信息、以便您了解所选的 OPAMP 是否适合您。 TINA-TI 仿真也是如此。 它无法涵盖 OPAAMP 的全部性能、甚至可能在对 OPA991的实际压摆率进行建模时出错。

因此、最终只有自己构建的测试电路才能显示实际情况、以及所选的 OPAMP 是否能满足您的需求。

我自己开发新电路时遇到的问题完全相同。 我所用的许多芯片最终都不符合数据表的承诺。 但这不是 OPAMP 制造商的恶意行为、而是真实的生活  

除非电路真的很简单、否则彻底开发没有捷径。 相信我、开发阶段可能是一条痛苦的道路...

Kai

几乎所有高速器件都通过从小信号到大信号的干净转换进行了压摆升压、这种 OPA991似乎比大多数压摆升压器件具有更多的死区、此外、 您的上升时间估计值是旧的学术单极响应、其中很少有部分、  

为了更详细地进行线性讨论以限制讨论、我在这两篇文章中介绍了最新的努力。 第1部分中有一个第2部分链接、这里有几个新的有趣结果、  

https://www.edn.com/what-is-op-amp-slew-rate-in-a-slew-enhanced-world-part-1/

再进一步一点、针对大信号+/-5V 输入1nsec 边沿测试 OPA2991发布模型的反相增益为1、即可得出这一结果、计算结果约为12.5V/usec

还有另一个有用的图，这个大信号范围-如果我们将断点属性为转换率，您可以通过以下公式求解：futoff*2pi*0.707*(Vpp/2)=转换率。 在不同的图中执行该操作会得出大约7V/usec -我猜这是同相-通常有一个较低的压摆率同相增益为1与反相增益为1。 也许25V/usec 只是一个乐观的数字、意外地说、这个图通常是一个测量图-如果这样、人们会认为任何压摆升压都将完全投入使用、如果我正确地阅读了这个图、它看起来会达到大约7V/usec。  

你好，Lidong，

哪些规格不符合数据表限制？

您之前提到过、在使用大输入信号后、您能够看到数据表中规定的全压摆率、对吧？

如前所述、该器件使用压摆升压来达到满压摆率限制、大多数具有高压摆率的器件都使用此技术。 要完全打开压摆升压、需要一个大输入信号。 压摆升压取决于输入差分信号。 随着输入越来越接近(当输出信号上升时、如原始示波器脉冲中所示)、压摆率将降低并最终关闭、从而降低器件的压摆率。

谢谢、

Tim Claycomb

至少、支持21V/usec 数字的"测量"数据存在相当大的不一致性、该1图的反相增益可计算为约4.5V/usec。 该图不会激活任何输入级压摆升压、因此本机压摆率似乎小于21V/usec。  

这些1的大摆幅增益图在较慢的边沿上看起来确实显示为24V/uSec、但您真的能指望它吗？ 是否有同相输入压摆升压功能也会将压摆电流泵入高阻抗节点以支持输出级？ 如果以+10的增益运行、输入摆幅减小、会怎么样？压摆率应该是多少？ 与之前的 ART 相比、在适当的应用范围内将这个部分称为21V/usec 似乎有点紧张。  

大家好、

很抱歉将其拖出来！

这次讨论非常有帮助、我了解构建原型/概念验证的好处。 我看到了 TI 对 OPA991器件的大肆宣传、很快就跳到了。 应该已经测试了几  个我的坏！

我也明白数据表并不完美。 我这么做已经很多年了，但这让我感到困惑。

Michael、

感谢您的参与和帮助。 压摆率计算来自 TI 指导手册、是的、我认为这个死区是问题吗？

 我将查看您的链接、谢谢！

乐观是这方面的一个好词。

所有、

我已经购买了 TLV172、当它到达时、我将执行与 OPA991相同的测试。 我将告诉您结果。

再说一次、Tim、起亚和 Michael、

感谢您在这方面的所有帮助和支持。

大家好、

OPA2991的压摆率问题完全相同。  我测得它大约为0.47V/us。  我可以使用优质的音频精密分析仪、因此我想展示我所取得的成果、并希望能够进一步澄清问题。

我的电路包含一个 RC 高通滤波器、该滤波器经过缓冲后传递到+8和-8V/V 的增益级  OPA2991随附40VDC。  当我第一次注意到这种奇怪的行为时、我移除了一些组件、以简化下图中的电路。

最终、我需要以大约20kHz 的频率在+/- 40V 的电压下驱动2600pF 容性负载、并以最低功耗通过5Vpp 输入信号提供40VDC 电源、因此 OPA2991看起来非常完美。  我从上面的电路图中观察到的传递函数在下面的图表中得到了整齐的总结。  我以 0.5Vpp 步长提供0.5Vpp 至3.5Vpp 的输入信号、并绘制了我的电路的差分输出作为频率的函数。  此外、我计算了每条迹线开始失效的频率下的压摆率、 所有七条迹线都接近0.47V/us。

请注意、较高的输入振幅会导致在较低的频率下发生故障、这似乎与我在此线程中读取的某些信息相反。

我很清楚、我受到 OPA2990的限制、该限制未反映在数据表或 SPICE 模型中。

由于我的应用中的空间限制、我为原型选择了 XFQFN-10封装、这限制了我的直接替换选项。  有人能否推荐一款能满足我需求的替代运算放大器、最好采用 XFQFN 封装？

谢谢、

Mike

您好 Mike、  

以下是 TI 所有运算放大器所需 X2QFN 封装的参数表： www.ti.com/.../products.html

它会查找您的电源电压范围(40V)、您的电压限制为 OPA2991 (21V/us)、OPA2990 (4.5V/us)。  

我认为您不应看到 以下内容：

[引用 userid="488731" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/999779/opa991-opa991-is-not-meeting-its-slew-rate-specification/3720506 #3720506"]请注意，较高的输入幅值会导致在较低的频率下发生故障，这似乎与我在该主题中阅读的某些信息相反。

这让我认为您的设计可能还有其他问题。

总之 、OPA2990和 OPA2991都具有压摆升压功能、这意味着在没有足够大的输入信号的情况下不会触发更大的压摆率。  

如果您想深入了解您的问题、请开始新的主题。  

祝你一切顺利、
卡罗莱纳州

谢谢您卡罗来纳。 关于您引述的我的陈述、较高的振幅确实会导致问题在较低的频率下发生、但这只是因为较高的频率会导致所需的压摆率更高。  我不断增大的输入振幅仍然不足以实现压摆升压。

我想跟另一位用户说、OPA2991的压摆率具有令人难以置信的误导性。  数据表中的任何地方都不会表明压摆率会低于21V/usec。  从这个线程和我的实验中、我了解到、在很多情况下、压摆率大约为0.45V/uec、比公布的值低近两个数量级。  数据表至少应讨论压摆升压的影响和限制。  我知道您可能无法可靠地预测压摆升压将开启的输入电压、但无论如何都不要提及它是疏忽和误导的。

这一过程对我来说是一种困难而昂贵的体验。  由于缺少有关压摆升压的信息、我学到的主要内容是远离具有该功能的 TI 器件。

此致、

Mike

嗨、Michael、我认为这有点过于笼统。 许多较新的运算放大器使用某种形式的压摆升压来获得更高的 FPBW、而不会产生持续电流。 诸如 THP210的最新精密 FDA 具有输入级压摆率提升以及 THS4561、THS4551等 。 这一点很少有提及、但您可以在低静态电流下在 FPBW 中看到它。 OPA991似乎有点异常。 每个速度更高的运算放大器供应商都努力在其许多新开发中获得干净的压摆升压-大多数都非常成功。 如果您看不到它、我在这里尝试将线性连接到压摆有限的性能、其中的部分原因是很容易看到在阶跃响应上运行导数的真正压摆率。 不确定为什么我在多年前没有将其制作成标准图。  

https://www.edn.com/what-is-op-amp-slew-rate-in-a-slew-enhanced-world-part-1/

大家好、Michael Obara、

我同意您的看法、即数据表应在这一点上更加清晰。

在您的特殊情况下、我建议不要使用电源电流如此小的器件。 500µA μ A 的电源电流(即 TLV172电源电流的三分之一！) 小信号阶跃响应中600ns 的上升和下降时间表明 OPA2991实际上不够快、无法满足您的应用需求。

2600pF 的容性负载意味着20kHz 时的阻抗为3k、负载电流与+/-40V 输出信号相结合。 这样、您就可以使用具有相当高电源电流的 OPAMP。 您将摆脱与制造商上拉电阻相关的所有问题、从而节省电源电流。

Kai

谢谢 Kai。  这种体验对我来说非常有教育意义、尤其是在小信号阶跃响应方面。  基于 这些帖子、我已将我的电源要求从40V 降低到36V、并将尝试使用 TLV2172。  我希望它能起作用。  我不希望对 PCB 进行返工、以便将 SOIC 连接到 XFQFN 封装中。

此致、

Mike

您好、Michael、

如果 TLV2172的速度仍然不够快、请选择速度更快的器件

Kai