• 状态 Resolved
  • 已锁定 已锁定
  • 个回复 18 个回复
  • 名订阅用户 0 名订阅用户
  • 次查看 808 次查看
  • 用户 0 名在线用户
选项
选项
相关

This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] OPA189：SPICE 模型隐式参考接地

admin
Guru**** 1640390 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA189, TINA-TI, INA149, LMP8480, OPA388
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/959920/opa189-do-spice-models-implicitly-reference-ground

器件型号：OPA189
主题中讨论的其他器件： TINA-TI、 INA149、 LMP8480、 OPA388

我正在使用 OPA189进行高侧电流监控电路设计。  下面显示了一个非常简化的原理图。  我仿真了这个简化版原理图、以确认它会产生我要描述的行为。

运算放大器接收浮动+/- 12V 电源、整个电路处于电压 Vbus。

当 Vbus = 0V 时、电路按预期运行。  随着 Vbus 从0V 增加到24V、性能会变差。  输出端的信号从小于0.1%的误差增加到超过5%的误差(闭环增益= 125)。  当 Vbus = 50V 时、我使用的仿真器拒绝完成仿真。  

我观察到、SPICE 报告的 Vofs (我探测(+)和(-)输入引脚之间的差值)会随着 Vbus 的增加而增大、并且远远超出数据表限制。  请注意、运算放大器和 GND 之间没有显式连接。  相对于共模输入信号、VCC 和 VEE 看起来是+/- 12V。  在该仿真中、Rsense 两端的电压为几毫伏。  因此、运算放大器看到的共模输入完全集中在 VCC 和 VEE 之间、非常实用。

我的假设是运算放大器 SPICE 模型具有全局接地节点的内部基准[以 V (n000)为基准]、当浮至某些任意电压远离接地时、其性能不符合预期。  是否有人可以确认这种情况？

谢谢、

将会

编辑：将"Vsense (检测电压)"更改为"Rsense (检测电压)"

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    你好、

    您是否已经使用 TINA-TI 进行了仿真？ 它是否表现出相同的行为？

    Kai

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    Kai、

    我在 TINA-TI 中生成了相同的示例、并且得到了相同的结果。  此处包含.tsc 文件。

    谢谢

    将会

    e2e.ti.com/.../sbomaf0c.tsc

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    你好、

    感谢您提供仿真文件！ 这可以节省很多时间:-)

    TINA-TI 的"直流传输特性分析"显示了不同的结果：

    e2e.ti.com/.../will_5F00_opa189.TSC

    Kai

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    Kai、

    谢谢-我从未使用过 TINA-TI 中的直流传输特性。

    我下载了您的 TSC 文件(谢谢)、当然、当使用 DC Analysis 运行时、我会获得您发布的结果。

    但是、您是否同意在使用瞬态分析时存在问题？  我提供的原理图是一个非常简化的示例。  我无法使用直流分析来模拟我尝试实现的最终电路--我认为它必须使用瞬态分析进行仿真。

    谢谢、

    将会

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    你好、

    但是、您是否同意在使用瞬态分析时存在问题？  

    问题仍然存在、因为 OPA189中的输入可能超出输入 VCM 模式范围。 是否确定您不谈论 INA149、LMP8480或其他高侧电流感应运算放大器？

    https://www.ti.com/amplifier-circuit/current-sense/products.html?pqs=paqs&familyid=3170#p2192=Bi-directional&p0max=12;80&p773=100;75;60;50;25;20&p726max=2;80&sort=p0max;desc

    如果您正在寻找电流感应放大器、我可以将您连接到我们的运算放大器电流感应团队。 请告诉我们。  

    最棒的

    Raymond

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    输入实际上在两个电源轨之间的中心位置在几 mV 以内。

    我上传了一个 TINA 仿真文件、您可以运行该文件并进行验证。

    高侧电流感应放大器的 Vofs 额定值对于我尝试实现的精度而言过高、这就是我使用此拓扑的原因。  我在示例原理图中省略了 P 沟道 MOSFET 接地路径、该路径可将测量点恢复到接地基准。

    我相信、通过进一步的测试、我对 SPICE 模型在地面上浮动时存在问题感到满意。

    将会

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    我想进一步澄清一下... 您圈出了单电源最大额定值。  在这种情况下、我提供+/-12V 电压、这小于允许的+/-20V 电压。  运算放大器上没有接地引脚。  它只知道 V+和 V-输入引脚以及两个电源引脚上存在的电压。  事实上、整个东西都浮动到50V、运算放大器不会比0V 时有所不同。  但 SPICE 模型似乎假设电压以0V 为中心、并在整个汇编代码悬空至某个任意电压时生成错误。

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    你好、

    好的、我看到 Kai 对 Vbus 做了什么。 您正在 OPA189中运行自举模式。

    您提到"我上传了一个 TINA 仿真文件、您可以运行并验证该文件。" 我们讨论的是相同的仿真文件吗？

    让我模拟瞬态条件并将其反馈给您。  

    最棒的

    Raymond

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    雷蒙德

    我在2020 年11月26日晚上9：49发布的帖子   附有 sbomaf0c.TSC。


    将会

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    你好、

    我模拟了以下电路、但我不确定这是否是您想要看到的结果。 请告诉我。  

    使用1m Ω 的感应电阻器和200mA 的电流、我将 VG2插入正弦波、幅度为+/-200uV。  

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/Will-OPA189-E2E-11302020.TSC

    200mA 恒定电流是高阻抗源。 输入节点是悬空的。 我将 IS1的阻抗从无穷大更改为1MEG (或没有差异)。  

    BTW、如果要提高显示分辨率、请右键单击选定的垂直轴、左键单击轴属性、然后将精度从2更改为高值。  

    最棒的

    Raymond

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    我在上载的原始 TSC 文件中设置的仿真显示了我尝试演示的错误。  在本例中、我不担心交流性能 本身。  在我上传的文件中、查看 Vofs 图。  根据 Vbus 的电压电平、Vofs 会发生变化。  这会影响放大器的有效直流增益。  如果 Vbus=25V (我忘记了50V)、直流增益为125左右、则输出误差会超过5%。  Rsense 上的200mA 电流会在输入上产生相同的 delta-v、电阻器编程的增益不变。  因此、输出电压(和 Vofs)应保持不变。  但它们不会。

    我只是希望 TI 的人员能够确认该误差是由 SPICE 模型的输入节点引用全局接地(节点000)引起的。   

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    我为自己提供了有关 SPICE 网表格式的快速入门资料、并检查了 OPA189 SPICE 文件。  有许多组件直接连接到节点0。  

    这满足了我的问题、即 SPICE 模型确实具有全局接地节点0的固定基准、因此无法在浮动情况下正确仿真。

    我不知道为什么我不是先检查 SPICE 文件。  让该线程保持向上、以便其他人使用相同的问题/问题进行搜索。

    将会

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    你好、

    所有这些仿真仅对具有恒定电源电压、输入电压不离开电源轨等的标准操作有效 这些模型并不是真正模拟真正的芯片行为、而是得到了高度简化。 真正的芯片模拟需要一台超级计算机来运行模拟：)所以我们必须使用简化的模型，有时甚至是高度简化的模型，尽管如此，这些模型仍然可以显示真实的结果，并在设计阶段提供一定的帮助。 但我们必须接受一些限制、并始终牢记、仿真永远不会告诉整个事实。 很好。 :-)

    Kai

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    是的、我理解这一点。 80%的时间我做仿真就是弄清什么是有效的以及什么是仿真工件。

    也就是说、有一家运算放大器供应商使用不同的方法来生成其 SPICE 模型、该模型没有嵌入节点000的引用、因此可以浮动而不影响模型的精度。  这里有一份有关该主题的白皮书。  

    这就是我最初问这个问题的原因... 因为不能立即清楚每个供应商是如何创建其模型的。  我尝试确保我看到的误差是由于在相对于接地的偏置偏移(Vbus 悬空)下运行而导致的、而不是来自其他一些可能已正确建模的源、 在我的设计中、这是我需要更正/考虑的事情。  换句话说、是的、模型并不完美、但更清楚地了解它们的缺陷方式有助于预测和了解电路在硬件中测试后的实际运行方式。

    将会

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    你好、

    我很确定你的头部有钉子。 用于 OPA189的 TI 调制运算放大器仿真模型非常复杂、大多数电气行为都可以在仿真中复制。 但是、正如您所指出的、它与接地(节点0)无关。 因此、当运算放大器电源悬空时、无法保证该模型能够保持正确的性能。

    在直流性能和正弦波的情况下、看起来可以。 但是、当瞬态阶跃条件被施加时、我们会看到偏移毛刺。 这可能是因为输入共模电容以节点0为基准。 我相信您使用 OPA189模型获得的直流结果是可信的。 我希望这足以帮助您评估您的电路的运行情况。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    将、

    我实际上能够复制相同的波形形状、即使我将所有内容更改为传统的双电源、并且仅测量放大器本身的增益 Vos、因为分段线性信号被施加到同相输入。  我注意到(当我减小振幅时)、每个瞬态后的直流电平会有一点变化...  我相信我在那里看到的只是 CMRR。  这让我相信、模型内部可能存在某种东西、会将您的浮动电路解释为仍在计算 CMRR 组件。  当然、它是一个行为宏模型、利用依赖于电压的电压源、非理想阻抗来帮助收敛等  它不是晶体管级模型、因此、以1000倍的时间代替仿真的一些不完美行为并不会让我完全感到惊讶。  

    话虽如此、回顾一下您的电路、看起来不错。  我在测试和测量领域做了类似的事情、在+/-100V 共模上浮动+/-5V 运算放大器、测量的东西与您正在做的事情类似。  假设您有一个处于共模的隔离式直流/直流转换器、请仔细考虑交流返回电流环路、良好的本地旁路等  当然、如果您还不知道、TI 确实提供了隔离式直流/直流转换器、我在项目中成功地使用了这些转换器。  

    当然、如果您能够在最低电流电平下保持较低的精度、那么如果选择了 RRIO 运算放大器(例如 OPA388)、您可能能够完全消除 Vbus+X 电源。  Vbus-X 电源可通过 LDO、甚至齐纳+电阻器等轻松生成   

    祝您好运！   

    谢谢、
    Scott     

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    Scott、


    非常感谢后续答复。  您描述了我看到的问题、并且措辞比我能够看到的更好。

    感谢指针指向 OPA388。  它与 OPA189的距离不太远、它看起来是性能方面的(我看到的是2：1)、但出于其他原因、我已经为浮动电源感到难过、因此我可能会坚持使用拓扑、我已经必须将误差裕度保持在最小值。  在最低测量值时、我开始将流经反馈环路中 PCB 材料的泄漏电流作为潜在的误差源、因此我尝试最大限度地减小运算放大器引入的失调电压误差。

    我曾查看过 TI 隔离式转换器、但我不记得我曾选择其他供应商器件、我之前在400V 项目中成功使用过该器件系列。  我不记得目前的差异化因素。

    再次感谢、

    将会

  • 0
    TI__Guru**** 1640390 points
    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。

    不用客气。  听起来就像您已经弄清楚了它、而且是一个非常精确的电路。  如果您对您的实施有任何不适合公共论坛(例如共享原理图)的问题、请随时与我联系。  请细心一些。