[参考译文] OPA356：用于高速电容负载的有源屏蔽驱动器

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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/873118/opa356-active-shield-driver-for-high-ish-speed-capacitive-load

器件型号：OPA356
主题中讨论的其他器件：FDC2214、 LM79、 LM7705、 FDC2214EVM、 FDC1004、 OPA365

您好！

我正在尝试为 FDC2214设计一个有源屏蔽驱动器，该驱动器能够准确地遵循半正弦10MHz 3.6V 信号的电压。
频率可在10kHz 至10MHz 之间变化、振幅可在1.2V 至3.6V 之间变化(不确定电压上限)。

下图显示了我从示波器中得到的结果，但我认为峰值应限制在1.8V (我打开了一个 E2E 线程来解决该问题。 https://e2e.ti.com/support/sensors/f/1023/t/872784

无论采用哪种方式、它都能很好地了解预期信号将采用何种形状。

3.6V 是我处理的极端情况、直到我解决 FDC2214的问题。

µs 压摆率为113.1V/μ s (压摆率= 2 π f V)、但似乎没有接近该值的运算放大器可用。我 µs 了 Overkill 方法、并使用压摆率为360V/μ s、增益带宽积为200MHz、小信号带宽为450MHz 的 OPA356绘制了一个简单的原理图。

我可以获得非常接近的精度、如下面的仿真所示。但是，由于我设置负载的方式，此模拟并不现实。

实际上、OPA356将驱动电容负载、该负载将由传感器板的尺寸决定。

(1)我们如何连接 OPA356以驱动电容有源屏蔽？
(2)是否可以提高电压跟踪精度？ 在此仿真中、我们将看到大约-230mV 至200mV 的误差

(3)如何在 TINA TI 中设置容性负载？我不确定什么能够准确地表示容性板。 R3和 R4绝对不代表传感器布局，但没有它们，仿真就无法工作。我尝试了几种不同的无源配置，但它们似乎不起作用。

(4)我们是否可以尝试更好的运算放大器？

此致、

5 年多前

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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Dan、您好！

有趣的问题、提供了详细信息-在您走得太远之前、请注意没有运算放大器实际接地输出引脚单电源、您可以尝试使用 LM7905获得-0.23V 负电源(在 sim 中、只需将负电源设置为-0.23V)。

您能否提供要开始的 TINA 文件？

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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谢谢 Michael、

仿真文件附在本回复的底部。

我想知道0V 输出。 OPA356数据表显示、最接近的值是100mV、但仿真完全达到0V。我只是想我没有正确设置仿真。在转到 Tina TI 之前、我使用的是 LT Spice、它清楚地显示了较低的偏移。将 OPA356负电源设置为-0.3V 并未改变仿真中的任何东西、因为它已经在输入信号为0V 的空间中显示0V。它也没有改变最大差异所在的波形部分。

如果我们绝对必须包含负电源、我们将会这样做。但我们肯定要先探索其他选项。除非有非常高效和低静态的方法来实现它。
问题在于、该产品需要能够长时间依靠电池休眠(我们的目标是数年)、而 FDC2214 因此、驱动运算放大器的屏蔽是在休眠期间处于活动状态的少数几个组件之一、因此功耗是一个重要因素。
这也是我问是否有替代运算放大器的另一个原因、因为与其他一些运算放大器相比、OPA356的需求相对较高。尽管我希望轨到轨、高压摆率、高带宽、容性负载和低电流消耗不是太多需要提出的；但我知道可能是这样。我的目标是尽可能接近。

TINA TI 仿真

e2e.ti.com/.../Shield-_2800_Tina-TI_2900_.TSC

OPA356 SPICE 模式可从 TI 网站(http://www.ti.com/lit/zip/sbom849)获取

此致、

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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我刚刚意识到、当我添加负电源时、我忘记了将运算放大器更改为 LM7905。很抱歉、我一回到办公室就会这样做。希望明天早上。

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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不可以、LM7905是一款可获得-0.23V 电源的稳压器、现在仍使用 OPA356、

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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谢谢 Michael、

我在 Tina TI 找不到 LM7905 (或 LM79)、无法从 TI 网站下载该模型。 http://www.ti.com/product/LM79

相反、我添加了一个通用5V 电源、其中 OPA356的正极接地、负极接地、以产生-5V 电压。仅用于仿真目的、因为±5V 超出 OPA356的输入范围。

这是否足以进行此测试？如果没有、我将继续寻找 LM7905。测量结果表明、即使它是理想电源、它在仿真中也作为负电源工作。

结果如下。激励信号(输入)和屏蔽信号(输出)之间的差值(标记为 Delta)减小。我不确定原因、因为误差应该在波形的后半部分(50ns - 100ns)、其中两个信号都是0V。我确实希望0V 或尽可能接近、但在本节中、OPA356的输出不应该为100mV？波的前半部分(0ns - 50ns)受压摆和带宽的影响、而压摆和带宽没有变化。

OPA356负电源上0V 时两个信号之间的差值也与我昨天发布的差值略有不同、唯一的区别是我运行仿真的计算机。第二台计算机是一台功能更强大的计算机；这种差异对于 Tina TI 而言是否正常？

在负电源上具有0V 的 OPA356

在负电源上具有-5V 电压的 OPA356

此致、

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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哎呀、我想说 LM7705负固定电压稳压器、显然没有 TINA 模型、但只需在运算放大器的负电源引脚上放置-0.23V、

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm7705.pdf

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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0V 和-5V 的负电源位于上面的注释中。

下面是-0.23V 的负电源、包括图中用于验证的额外测量。

在负电源上电压为-0.23V 的 OPA356

此致、

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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早上 Dan、

我正在越近越好、必须承认、你的情况会让我感到非常困惑。您是否确实尝试通过将单电源运算放大器削波接地来创建1/2正弦波？ SIM 模型在详细报告这方面的工作非常糟糕。源极显然是双极的、但实际源极是双极的。什么是实际负载。

您将其描述为一个屏蔽驱动器、这有点奇怪、不确定您的意思是什么、它实际上并不是一个电容负载。

在任何情况下、如果您确实具有10MHz 1/2正弦信号-

可能至少需要100Mhz 带宽

2.您的电源问题？您是否无法在您的关闭状态下使用功耗极低的禁用器件？

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 2530630 points

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谢谢 Michael、

屏蔽

生成半正弦激励信号的器件是 TI FDC2214。 "INA 由半正弦波激励、而 INB 则由同一半正弦波以180度的偏移激励。" - Rachel Liao、德州仪器 https://e2e.ti.com/support/sensors/f/1023/t/536824?FDC2214-how-to-excite-LC-tank

在下面的测量中(来自 FDC2214EVM 开发套件)、频率为4.75MHz、但 FDC2214能够在10kHz 至10MHz 的频率下激发。我们不知道哪种频率最能检测我们的材料、因此在原型设计期间、我们希望能够测试 FDC2214范围内的任何频率。

如您所见、稳态最大电压约为1.8V、但瞬态电压约为2.5V。

FDC1004具有内置屏蔽驱动器、但以我们需要避免的固定频率激发。 FDC2214非常完美、因为我们可以控制频率；但是、它没有内置屏蔽驱动器。我需要使用运算放大器创建一个、并对其进行配置、以便它能够驱动容性负载。

我们的传感器的配置方式与下图类似。我们有：

激励频率的传感器板、
将接地或连接到差速器传感器板的第二个板(我们将测试这两个板)、
后面的防护板(以及防护环(如有必要)。

屏蔽信号必须尽可能接近激励频率、以消除它们之间的任何电势。因此、我们尝试使用激励频率作为输入、通过运算放大器后面的电压来驱动它。

仿真

源

我不熟悉 Tina TI、也不知道如何配置源来匹配上面示波器图像中显示的半正弦、因此我使用了一个全波正弦电压发生器和一个具有0V 触发器的理想电压控制开关。我习惯了 LT Spice。