[参考译文] LMP2012QML-SP：LMP2012QML-SP

尊敬的 Dinakar：

问题：

运算放大 器 LMP2012QML-SP 的输出阻抗和最大容性负载驱动能力是多少？

您是否能够与我们分享原理图和应用？ 运算放大器不喜欢驱动容性负载。 如果您这样做、则 必须对其进行适当补偿、否则、它可能会在电路中振荡。  

我需要了解您在应用中驱动的负载类型。 如果没有原理图信息、我无法回答这些问题。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

请参阅我的原理图。

谢谢、

e2e.ti.com/.../My-Schematic.TSC

Dinakar

尊敬的 Dinakar：

您的电路不工作。 请描述您在以下原理图捕获中尝试执行的操作、以便我可以修复它。  

您似乎需要将一个步进恒定脉冲电流注入互阻抗放大器、然后在输出端注入 LPF 并传递到下一级。 在该部件工作后、我将尝试确定下一阶段。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

你是对的。 它是一个 TIA、后跟一个 LPF。 LPF 的输出转换为差分信号。 然后、信号在通过电荷桶滤波器传递后应用到 ADC ADS1278。 电流发生器用于以10Hz 的速率模拟光电二极管信号。 ADC 采样率为12.8kHz、数据速率为100Hz。

我将电流发生器定义为单位步进类型。 可以将其更改为周期性线性信号以进行瞬态分析。

我没有在其数据表中找到运算放大器的开环输出电阻值和容性负载驱动能力。  通过确保运算放大器的稳定性和高达16位分辨率的信号稳定时间、这些值是完成电荷桶滤波器设计所必需的。

实际上、我想使用 LMP2012运算放大器、而不是 LMP2011。 但其宏模型在 TINA 中不可用。

请提供所需的值、以便我能够进行运算放大器稳定性分析。

谢谢、

Dinakar

尊敬的 Dinakar：

TINA-TI 仿真得出以下结果：

e2e.ti.com/.../dinakar_5F00_lmp2011.TSC

Kai

尊敬的 Kai：

感谢您的仿真。 我知道10Hz 时的 Zol 是10Kohm。 仿真还显示、在 V+= 5V 且 V-= 0V 的情况下、10Hz 时的 Zol 为50欧姆。 取决于电源吗？ 我不熟悉这个特定领域。 请澄清。

谢谢

Dinakar

Kai

尊敬的 Kai：

因此、在10Hz 时、Zol 为10kohm。 那么、如何对上述电路进行稳定性分析呢？ 我感兴趣的频率为5至10Hz。

谢谢、

Dinakar

您好、Raymond、

TIA 仅输出正电压。 我的输入电流范围为0至25uA。 对于0A 的输入电流、TIA 输出为2.8V、而对于25uA 的输入电流、TIA 输出电压= 0.3V。 我使用此配置在零偏置模式下将共阴极型分段式光电二极管与单电源运算放大器相连。

此外、我感兴趣的频率仅为10Hz。 TIA 截止频率(160Hz)选为 LPF 截止频率(10Hz)之上十倍频、以降低 TIA 的噪声增益。

第二级是 ADC ADS1278的驱动器(单端到差分)。

请对其在驱动  ADC 时的稳定性进行评论。 ADC 电荷桶滤波器和运算放大器开环电阻(根据 Kai 的仿真、10Hz 时为10kohm)形成的极点和零点相隔十倍多。

谢谢、

Dinakar

尊敬的 Dinakar：

是的，我知道，一切似乎都令人困惑，如果你不熟悉所有这些 ：-)

我建议观看非常好的 TI 稳定性培训视频：

查看整个系列！

顺便说一下、不稳定通常发生在高频。 因此、在确定稳定性时、极低频率下的开环输出阻抗可能不是很重要。

Kai

您好、Kei、

好的、谢谢。 我将观看视频。

Dinakar

尊敬的 Dinakar：

在初始电路中、您将1A 阶跃电流注入 TIA 运算放大器、这将使运算放大器饱和并导致注入方向错误。 让我们假设电流中的小幅值阶跃函数注入 V-、 160Hz BW 运算放大器将如何捕获瞬态事件？  

封闭式是运算放大器稳定性分析培训视频、我建议您观看。 稳定性系列中有7个视频片段。  

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

您有一个单端信号、如果您要将单端输入转换为差分输入、请参阅 ADS1278中的图90、ADS1278是一种高达144ksps 的 Δ-Σ 宽带宽 ADC。 LPF 之后有10Hz 信号带宽、为什么要在采集电路中使用高速和高带宽 ADC。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

正确。 TIA 在1A 电流输入时达到饱和。 但是、我的最大输入电流为25uA、在10Hz 速率下从0上升到25uA。 这就是为什么我将 LPF 截止频率也设置为10Hz 以实现更好的噪声滤波(尽管增益减少3dB)的原因。

我的问题是 ADC 驱动器和电荷桶滤波器。 全差动驱动器 THS4521是一个很好的建议。 但我需要一个符合空间要求的驱动器。 航天级 ADC 驱动器 THS4511、THS4513和 THS4304由于1/f 噪声较高、不适合低频应用。 因此、我决定对单端到差分转换使用单运算放大器方法。 LMP2011运算放大器采用 LMP2012-SP 航空级版本。

视频中详细讨论了单级输出类型运算放大器的稳定性分析。 但我认为、LMP2011是一种两级输出类型。 其开环输出电阻(Zol)随频率而变化。 其10Hz 时的 Zol 为10千欧(根据 Kai 的仿真)。 我的电荷桶滤波器值为 R = 100欧姆、C = 1nF。 滤波器稳定时间足以实现16位分辨率(12*RC = 1.2usec，低于128kHz ADC 采样率的一半)。 由滤波器形成的零频率为1/2*Pi RC = 1.59MHz、极点频率为1/2*Pi (R+Zol) C = 15.9KHz。 零点频率与极点频率之间的差值相差20个十倍频。 但根据视频1335、最大差值应小于1.5个十进制。 那么、我应该增大 R 值以满足该要求吗？ 我获取的 Zol 值是否正确？ R 值的增加会导致趋稳问题。

如果计算错误、请更正我的错误。

谢谢、

Dinakar

您好、Raymond、

我 在计算中使用了环路外补偿技术。 该技术的优势是不存在与双反馈或环路内补偿技术一样的趋稳问题。

谢谢

Dinakar

尊敬的 Dinakar：

TIA 在1A 电流输入时达到饱和。 但是、我的最大输入电流为25uA、在10Hz 速率下从0上升到25uA。 这就是为什么我将 LPF 截止频率也设置为10Hz 以实现更好的噪声滤波(尽管增益减少3dB)的原因。

我不确定我是否了解您的应用是什么。 我需要了解您尝试测量的内容。 您是否尝试对电流进行积分？ 或者、您是否正在尝试在100ms 内捕获0-25uA 范围内的整个电流斜升事件？ 同样、电流描述与初始电路不同、初始电路是注入 TIA 的瞬态电流、我回忆说过。  

环路外补偿意味着开环；它没有什么特别之处。 这意味着无论您将运算放大器连接到输出端、运算放大器都将保持稳定(无振荡)、但您将无法控制输出、因为电路没有与输入端相关的反馈。  

这是您需要注意的事项。  

1.如果这是用于航空应用、则您的工作温度范围要求为-55C 至125或155C。  

2.如果您担心1/f 噪声、则必须在模拟前端中放置零漂移(斩波放大器)、此时会发生注入电流。   

3.闭合反馈环路时，输出阻抗降低 Zol/(1+T)，这与运算放大器中的开环 Zol 完全不同。  

4.您能否向我发送有关您的运算放大器电路的 Tina 仿真、以便我可以帮助您 检查运算放大器电路的稳定性？ 阅读您的文本真的很困难、无法将波特图可视化。  

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

很抱歉、我不可用。 因此无法回复您。  

是的、我想积分电流100毫秒。 电流将在50秒内从0上升到25uA 电路中的瞬态电流注入出错。

我将在我的应用中使用 LMP2012QML。 其工作温度范围为-55°C 至+125°C。 LMP2011是一款类似的器件。 我将 LMP2011仅用于仿真、因为我在 LMP2012QML 的 TINA 中找不到 SPICE 模型。

我已经使用不同的 Riso 值模拟了我的单端到差分信号转换电路。 我使用了间接相位裕度测量技术、通过测量信号过冲百分比来查找稳定性。 在第1种情况下、相补角< 45度。 在第2种情况下、它是~46度。 在第3种情况下、它是~58度。 那么、我是否可以得出案例3是可以的结论？ 在这三种情况下、信号在 ADC 采集时间(3.8 μ s)内以16位分辨率(38uV)稳定。

这里、我没有包括跨阻电路。

请发表评论。

谢谢

Dinakar

e2e.ti.com/.../My-Schematic-_2D00_-Simulations.TSC

尊敬的 Dinakar：

是的、我想积分电流100毫秒。 电流将在50秒内从0上升到25uA 电路中的瞬态电流注入出错。

你确定吗？

请 Dinakar、您的信号到底是什么？

Kai

尊敬的 Kai：

我要测量的信号如下所示。

谢谢

Dinakar

尊敬的 Dinakar：

您将需要一个针对 I 与时间的积分器。 我有另一个问题。 您是否要在单个捕获的事件中集成29ms？ 或者、您是否要 捕获随时间变化的电流上升的详细信息？

最棒的

Raymond  

您好、Raymond、

我想捕获随时间变化的电流上升细节。

感谢您的耐心等待。

Dinakar

尊敬的 Dinakar：

我认为您仍然能够使用初始 TIA 电路、TIA 的输出将为100kOhm*INPUT_CURRENT 随时间变化(高达29msec)。 TIA 的输出不需要经过10Hz LPF，您可以将输入电压直接馈入 ADC (您可以为 ADC 将单端输入电压转换为差动输入电压)。

在 ADC 中捕获 Vout 与时间的关系曲线后、您可以处理数据中所需的任何应用。 如果您担心噪声、可以在 ADC 之前放置一个 LPF。 我不建议在 TIA 之后立即限制您的 BW、因为您对电流随时间的变化感兴趣。  

随附了 TIA 的应用手册。 此外，TI 还具有 IVC102和/或 ACF2101集成 TIA。 我认为您不需要这些器件、但在设计 TIA 前端时、您可以将其用作参考  

http://www.ti.com/lit/an/sboa268a/sboa268a.pdf?&ts=1589903106735

最棒的

Raymond