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[参考译文] OPA699:OPA699斜坡失真及限制

Guru**** 2516170 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA699

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/872177/opa699-opa699-ramp-distortion-with-limits

器件型号:OPA699

欢迎 TI 工程师! 我将 OPA699用于扫描电路、并目睹了一些意外失真。 以下是事实:

双电源=+/- 5V。  G =+6、RF = 750欧姆。 无电容器。 OPAMP 和 LIMIT 引脚被0.1uF 旁路掉

2.由另一个运算放大器馈送的同相输入、在50V/us 下生成-0.3V ->+0.3V 斜坡、总信号峰值几乎为+/- 0.6V。

3.在限制引脚断开的情况下,我在输出端得到了一个看起来如预期的斜升。 但是、当限值设置为+/- 2V (或更低)时、我会得到明显失真的斜坡。 不是"严重"、而是"明显"。

我感到困惑、因为似乎我没有以太快的输入斜坡推动放大器。 有什么建议吗? 放大后的信号峰值(G=+6X0.6V = 3.6V)是否超出3.2V 的输入电压范围会导致问题?

提前感谢。

最佳- RAM

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    您的负载是什么、以及在执行此操作时测量钳位电压。  

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    你(们)好,Michael 我刚刚编辑了我的帖子、添加了以下观察结果:总体输入信号峰值几乎为+/- 0.6V。 放大信号峰值(G=+6X0.6V = 3.6V)超出3.2V 输入电压范围是否会导致问题、可能是放大器恢复缓慢?

    BTW 使用稳定+/-5V 电源上的3.3k/2.2k 1%电阻器设置限值。 我已经尝试了零和560R 的负载

    最佳 RAM

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    我附上了几张照片。

    照片1:G=+6、Liimit 引脚断开

    图片2 G =+4.33 (RF = 500)、使用900R 和3k3将限值设置为+/- 1.07V。

    您可以清楚地看到第二个斜坡产生了一点嗡嗡声、这是相当烦人的。

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    因此、您已更改了条件、但未探测限制引脚、您的负载是多少?  

    在较低的增益下、如果+/-0.3*4.333尝试达到+/-1.33V、超出1.07V 的新限制电压、则应是非线性的、  

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    Michael、我实际上改变了条件、使我感觉更清晰地说明了问题。 增益较低时、输入峰值 V *增益会达到3.2V 输入限制、但波形失真。 感谢您带我探查 LIMIT 引脚-尽管电容为0.1uF、但我在 LIMIT 引脚上确实看到一些噪声、因此让我尝试一些更激进的滤波、看看它是否起作用。

    这是您写的最后一句-是的、我希望非线性在达到限值后会被置位。 但我观察到、限制范围内也存在非线性。 在上面的第二张照片中、下限为中心下方3个分区以上、但实际上您可以看到座头在中心下方只有一个分区。

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    如果部件未损坏、您应该会看到直流削波电压上升到正常水平、我怀疑您的设置在上升时可能会发生一些相互作用、从而降低限制电压。  

    您可能还会尝试特意将输入三角波等难度提高到极限、看看您是否会在极限电压下产生峰值良好的梯形波形-如果不是奇数发生的情况。  

    这是一个 Decomp 部件、因此请注意不要使用电容探头进行探头-如果必须-通过100欧姆隔离 R 进行探头、以避免出现问题。 负载??? 如果它意外地非常低、这也将为您提供 Vout 引起的曲率。 (例如小于20欧姆)。  

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    感谢 Michael 的想法。 正如我提到的、在560R 时尝试加载、但无负载...无结果。 当前照片是无负载的、只是反馈电阻器网络。 此外、还尝试在限制引脚0.1uF 上添加10nF 和100pf 电容器、并设法进一步降低噪声、但该峰值没有改善。 实际上、我使用的是 Johnson 的黑色魔术书中描述的1:21探针、因此这不会导致第一张照片本身显示的任何问题。

    有趣的是、数据表中的大信号脉冲响应图确实显示过零附近的类似非线性-斜率有明显变化。 我想知道这与这是否相关。

    损坏的部件? 嗯...直接从 TI 网上商店购买、所以我认为这是好的。 也许我会尝试将其换掉、看看。

    感谢所有的帮助!

    最佳- RAM

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    您好、RAM、

    在模拟此电路时、似乎也会出现类似类型的响应。

    e2e.ti.com/.../Ram.TSC

    最棒的

    Hasan Babiker

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    噢、哇-非常感谢 Hasan 花时间模拟和验证这一点。

    由于这一点从仿真本身中掉出来、我想、那么原则上至少应该能够对这种情况发生的条件做一个说明、这样就可以通过设计避免这种情况发生。 说它是大信号失真是很诱人的、但当限制引脚打开时、人们也应该看到它! 因此、从这个意义上讲、数据表可能不完整。

    我在 TINA 中尝试了更多增益为4、5和6的值。 在仿真模型中指定输入斜坡的情况下、任何形式的限制似乎都不起作用。 "限制"不会仅在限值大于 峰值输入电压 X 增益时失真-这毫无意义、因为这样您也可以使限制引脚保持断开状态。 我对这块芯片非常失望。 数据表看起来很好!

    再次感谢。

    最佳- RAM

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    我尝试使用0.4V/100ns 和+6增益的非常温和的振幅/上升时间组合进行仿真。 仿真(证实了我的测试)显示 IC 甚至无法处理这种情况。 具体而言、数据表中指定的1.9秒恢复时间似乎没有得到满足、而且裕度相当宽。 是这样吗?

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    您显示的特定曲线是有意义的。 您的钳位电压大约为-1.9V、那么该尖峰是钳位快速输出的输出、然后在缓慢斜坡后到达正输出钳位。  

    Hasan 显示的边线上的较早挂接装置可能是类似的伪迹-我向上推该边并将其移走。 这里有相当多的基准与仿真信息浮动(电阻器设置更改传递),该部件的工作原理如数据表中所述。 这个特定的 TINA 模型是一个基于晶体管的模型、我当时管理它。 从 Hasan 附带的文件开始、首先验证 SSBW、它在300MHz 带宽下的峰值约为4dB。 如果您降低方波的振幅并将仿真边沿降至2nsec、您将看到预期的过冲和振铃。 对于快速边缘、请记住过冲将首先冲击钳位、模型可能无法完全进入和退出非线性限制。  

    回到原始工作台异常、尝试使用100欧姆的电阻将输出负载接地。  

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    感谢 Michael 的深入见解...很显然您对仿真模型非常了解! 下面是我工作台上的一些观察结果、请参阅随附的图片:

    1.我现在很清楚在给定的情况下芯片环是从钳位模式中出来的,所以我们看到的峰值实际上是叠加在斜坡上的环。

    2.我添加了100R 负载-我可以看到模型预测在曲线的后期响应会出现峰值、即使 RF 上有10pF 电容也是如此。 该峰值100R 负载有助于降低。 这确实有助于原始斜坡曲线@50V/us。 然而...当尝试较低的斜坡速度-速度低至5V/us 时、我可以看到斜坡上有多个峰值、初始峰值最为突出-再次证实了仍在发生振铃。

    3.在玩转和拉头发之后(有时在 PCB 上手工焊接和脱焊0805s 以修改设计不是很有趣),更值得改进的是随附的 G=+6原理图。 在这一个中、SSBW 当然受到了极大的影响。 然而、到目前为止、这是我必须获得(a)在50V/us 下具有相当平坦的斜坡以及较低的速率的最佳结果。 我首先在 C1上添加电容、直到在斜坡速率下峰值看起来足够平坦、然后在 C2上添加电容、以返回部分损耗带宽。

    4.50V/us 下的斜坡对于带宽的需求仍然存在一定程度的影响、但之后我可能可以添加一个 HF 补偿来弥补这一点。 尝试增加 OPA699中的带宽会带来斜坡中的峰值。

    对于5V/us 下的斜坡、结果如下(是的、非常慢的斜坡、此处的峰值最持久):

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    您好、RAM、

    我同意线性变化与过冲有某种关系、在将第8页的第二个图(大信号响应)与数据表中的有限脉冲响应(第8页的图3至5)进行比较时可以看到这一点。 只有当允许输出振铃时、大信号响应中的线性才会偏斜。  

    因此、改善电路的相位裕度可能有助于减少此问题。 然而、在仿真相位裕度时、我发现您使用的电容器值(31.7pF 和9.4pF)进一步减小了相位裕度。 我不确定该 TINA 模型的可靠性、但在调整电容器以改善相位裕度后、器件的交流峰值和过冲看起来会增加。 不过、C1的这些值为12pF、C2的值为100pF、应将相位裕度从55度提高到60度。 这样、单位增益带宽将从105MHz 降低到70MHz。

    下面附加了电路的开环分析。 我会尝试这些电容、看看这是否会提高线性度。

    e2e.ti.com/.../Ram_5F00_OpenLoop.TSC

    最棒的

    Hasan Babiker

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    非常感谢 Hasan、感谢您提供这些输入、感谢您抽出宝贵的时间进行此仿真! 我也会尝试这种方法。

    最佳- RAM