[参考译文] LMP7731：LMP7731 -截止频率

您好、Balakrishnan、

在 Brendan 的原始仪表放大器应用中添加各种电容器似乎使电路的交流响应变得非常复杂、并导致低于 Kai 所指出的最佳过冲特性。 我不确定在将电容器应用到此 LMP7731仪表放大器(INA)实现时、您参考了什么资源、但我认为它比它需要的复杂得多。

下面的幻灯片显示了常用的 INA 输入滤波。 共模和差分滤波器截止频率可根据幻灯片中的公式轻松确定。 差模电容通常选择为共模电容的10倍。 这与电容器的有限容差有关、并最大程度地减小由于电容器不匹配导致的共模至差模信号转换。 如果您希望限制运算放大器的带宽、可以在 LMP7731反馈电阻器上添加反馈电容器。

我修改了您的原始 LMP7731 INA 电路、以使用简单的输入滤波器、如幻灯片中所示。 我使用了一个22nF 差分电容器、就像您在原始电路中所做的那样。 频率范围内差分响应的结果如下所示。 包含 TINA-TI 电路供您使用。 您将发现、该电路不会表现出原始电路的高过冲特性。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

e2e.ti.com/.../balakrishnan_5F00_lmp7731_5F00_02.TSC

尊敬的 Thomas：

感谢您的详细解释。

在我的电路中做了一些更改、在这里添加了一些查询并附加了 Tina 仿真文件。

我只是从参考原理图中了解了满足200kHz 截止频率和 Q= 0.7的要求。

截止频率查询：
我从幻灯片中了解了 INA 差模截止频率计算、
但仍然无法找到我的电路的截止频率。
截止频率取决于 R1、R2、R3、R7、R8、R9、C1、C4、C5、C6。
您能不能帮助我们使用上述参数计算截止频率、以符合我的要求 FC =200kHz
而 Tina FC 中的测量结果显示为262.92KHZ

相位裕度查询：
1.如果 VCVS1连接到 Sensor_N 输入引脚：
在 Vout_N 10kHz 和100KHz 处测量且满足我的要求的相补角、

2. VCVS2电源连接到 Sensor_P 输入引脚：
但我们在 Vout_P 处看不到像第1点那样的相位裕度

3.如果 VCVS1连接到 Sensor_P 输入引脚：
我们能够看到预期的相补角测量、
VCVS2电源不能帮助获得上述测量的原因、
在此情况下，请注意电源的使用情况？

瞬态测量：
在 FDA (THS4520)处、输出电压摆幅从0.25V 至4.75V 似乎是偏移的。
为什么在 FDA (THS4520)的输出端发生偏移，摆幅应该是0到5V？ 在 FDA 处使用1K 电阻值的反馈
并且 LMP7731输出端没有偏移。

如果您有我的问题的解决方案、那将会很好

e2e.ti.com/.../INA_5F00_LMP7731_5F00_to_5F00_TI.7z

巴拉

您好、Balakrishnan、

您尚未更改导致共模不稳定的输入滤波。 您使用的电路非常具有异国情调、因此我从未在工业电路中看到过它。

我将移除围绕 R3和 R7的方案、并转到 Thomas 向您展示的电路。 您需要什么共模转角频率和什么差模转角频率？

Kai  

您好、Bala、

请注意、我无法打开您的7z 文件。 关于您的问题：

"截止频率取决于 R1、R2、R3、R7、R8、R9、C1、C4、C5、C6。  您能不能帮助我们使用上述参数计算截止频率、以匹配我的要求 FC =200kHz 、而 Tina FC 中的测量结果显示262.92KHZ。"

由于存在许多组件及其互连、您的原始电路的传递函数非常相关。 该电路具有负反馈路径和正反馈路径、这使分析更加复杂。 我看不到或找不到任何合理的方法来减少电路以确定各种截止频率。 我尝试使用 TINA 工业版本中的符号分析功能、使用理想运算放大器、它提供了数百项的传递函数。 作为一个示例、您可以在下面看到 TINA 分析的第一页、还涉及了另外几页。 因此、确定重要极点和零点发生在何处成为一个漫长且非常相关的项目、这超出了 e2e 论坛的范围和目的。

当我仔细检查电路并估算各种极点频率时、262.9kHz 截止频率看起来是电路任一极点产生的最低截止频率、它看起来像是来自 R1、R8和 C4：

f = 1/[2pi x (R1 + R8) x C4]= 1/[6.28 x (619 + 619) x 470E-12]= 273.5kHz

将 C4更改为642pF 时、该极点应更接近200kHz。 下面、我展示了将 C4更改为600pF 的仿真结果。 3dB 截止频率降至200.8kHz、峰值~1dB 消失。 我怀疑 R3和 R7提供的正反馈会引入峰值。 然而、电路元件之间存在很多相互作用、而其他变化的元件值将像 C4那样改变峰值量。

如果我设计的电路需要差分输入/差分输出或差分输入/单端输出、我将应用一个二阶差分有源滤波器。 有源滤波器拓扑可实现精确的滤波器响应、例如从一开始就指定巴特沃斯响应。 TI 的滤波器设计器工具支持多反馈(MFB)差分有源滤波器、该滤波器可针对所需的增益、截止频率和巴特沃斯响应进行设置。 此外、有关差分有源滤波器的更多信息、请参阅以下 TI 模拟应用期刊。

http://www.ti.com/lit/an/slyt343/slyt343.pdf

请注意、TI 的高速放大器产品组支持宽带宽差动运算放大器。 他们将能够帮助您解决有关 THS4520等运算放大器的任何问题。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

顺便说一下、如果您正在寻找速度更高的 FDA、如果您的有源滤波器在未来可能会出现这种情况、那么 THS4520非常旧、并且直流精度较差-请查看更新的 THS4551或 THS4541。