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[参考译文] THS4021：增强型电压控制电流源

admin
Guru**** 1807890 points
Other Parts Discussed in Thread: THS4021, OPA843, TL072, OPA810
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/961613/ths4021-enhanced-voltage-controlled-current-source

器件型号：THS4021
主题中讨论的其他器件： OPA843、 TL072、 OPA810

大家好、我正在尝试设计在高达1MHz 的不同频率下具有固定电流的增强型 Howland 电流泵。 然而、虽然我使用的是纯阻性负载、但我看到在较高频率下、输入电压和输出电压之间出现相移。  如何解决此问题并在不同负载下获得精确的固定电流？

我附加了电路图、我看到对于500欧姆的电阻负载、输出为5kHz 和800kHz。 电压源(V1)呈绿色、THS4021 (V2)的电路输出呈黄色。 电压源(V1)介于0.8至0.9伏之间、R1 = R3=R2 = 9.76千欧、R4a = 9.35千欧、R4b = 433欧姆。  

这是电路的原理图。 直流电源包含4.7uF 和0.1uF 的组合、以消除噪声。

5kHz (同相 )和800kHz (异相)时的结果

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！

    您为何为此应用选择 THS4021？ 这是一个解补偿放大器、不能在增益低于10 (或-9)的情况下使用、也不能进行适当的补偿。

    最棒的

    Hasan Babiker

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好、Hasan、

    感谢您的回答。 实际上、我读取 THS4021适用于1MHz 等高频率、并且需要更短的稳定时间。 您可以建议使用其他 IC 吗？ 我 手头有 THS4021、OPA843、AD8021ARZ、AD8038。

    提前感谢您！

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！

    您能否进一步澄清您的设计要求？ 您提到的最大频率为1MHz、但列出的器件似乎都是高带宽器件。 THS4021和 OPA843都是解补偿放大器、如果没有补偿(添加外部反馈和输入电容器以提高相位裕度)、可能在这里不适用。

    最棒的

    Hasan Babiker

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    大家好、我正在设计一个电压-电流转换器、该转换器的工作频率可保持在1MHz、并在高达1MHz 的频率下提供恒定电流(小于1mA)、以应对负载的变化。 该电路是增强型电压至电流转换器(图像最初包含在 POST 开始时)。 您可以为此应用推荐 IC 吗？

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    TI__Guru**** 1807890 points
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     我有的另一个 IC 是 TL072。 问题在于我不理解的相补角！

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！

    您看到 TL072出现相同问题吗？ 500欧姆以外的负载特性(示波器规格)。

    最棒的

    Hasan Babiker

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！

    我看到相位差的问题相同。 此时、我将使用纯阻性负载(100欧姆- 1k 欧姆)。 稍后、我将具有一个电容负载并联(Cole - cole 模型)。  

    我使用 TL072尝试了电路、但在较高频率下、会发生相移(我尝试在800kHz 时、电流不恒定)。

    谢谢。

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！

    当参考此处的负载时、我指的是示波器的阻抗。 如何与示波器建立联系？

    您是否还能够测量各个点的电压以查看何时引入此相移？ 在放大器输入和放大器输出端看到信号会很有帮助。

    您能否提供电路板或布局的图片？

    最棒的

    Hasan Babiker

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！
    我阅读 了德州仪器(TI)的 AN-1515 Howland 电流泵综合研究(https://www.ti.com/lit/an/snoa474a/snoa474a.pdf?ts=1597209846286&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fsitesearch%252Fdocs%252Funiversalsearch.tsp%253FsearchTerm%253D%2BAN-1515%2BA%2BComprehensive%2BStudy%2Bof%2Bthe%2BHowland%2BCurrent%2BPump&_ticdt=MTYwNzM2MTY1OXxsaXRiMjhiMDQwMGIyOGIwNDAwYjI4YjA0MDA1ZjNlN2I5MzFiYmNmOGM0fEdBMS4yLjEwMDE0NDk5MzMuMTU5OTQ5MDY2NXwx)。 为了避免并发症、我尝试了简单 Howland 电流泵(而不是增强型泵)(第页码 2图 1)。 我使用的 IC 是 TL072作为试验电路板版本(它们提到了可用于构建系统的任何 IC)。
    R1/R2 = R3/R4 = 10k 欧姆
      800kHz 时的输入信号约为1V。 VCC 和 Vee 分别为+/- 5V
    负载在100 - 1k 欧姆(纯电阻)之间变化。
    在 这个接线柱上、我将正、负和输出端子上的电压包围起来。 (注意：对于此配置、提供给负载的电压和电流来自正极端子、而不是文档图1中所述的输出。)
    我使用 500欧姆作为电阻负载来进行以下测量。
    图像显示(请注意、黄色正弦波是系统的输入)：
    1.负载输入电压(500欧姆)
    TL072的正极引脚(连接到负载)
    TL072的负引脚  
    TL072的输出引脚
    稍后、我移除负载并测量处的电压  
    4.正极引脚(无任何负载)
    我的时间已经用完了、我需要尽快使输入和输出信号同相。 感谢您的帮助、期待收到您的回复。
    谢谢！
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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！

    感谢您提供电路板和测量的图像。  

    遗憾的是、在这种情况下、预计会发生相移。 试验电路板、穿孔组件和跳线会引入大量寄生效应、这会在频率越高时对信号产生更大的影响。

    如果可能、我建议在 PCB 板上构建您的电路。 否则、您可能能够通过减少电路中使用的电阻器来获得更好的性能。 建议对电路进行仿真、以确保您不会超过器件的输出电流能力。

    最棒的

    Hasan Babiker

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    您好、Hasan、

    感谢你的答复。 我还尝试了仿真。 我附加了仿真中看到的相移问题、该问题与试验电路板上的问题相同。

    (绿色表示输入、红色电流输出、蓝色电压输出) 500欧姆表示负载

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    您好！

    刚刚确认、即使在理想情况下、带宽也会在800kHz 之前下降。 您需要更高带宽的器件、但我仍然认为  THS4021 和  OPA843 在此不适用。 尝试使用您的其他器件选项之一、或者告诉我您是否有其他可用的 TI 选项。

    最棒的

    Hasan Babiker

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    您好、Hasan、

    感谢您提供信息。 您能给我推荐任何在欧洲(西班牙)很容易找到且价格不贵的 TI 选项吗？

    谢谢！  

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    无论我使用什么 IC、我都能看到相同的效果。 还尝试了使用高带宽 IC 进行仿真

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    您好！

    使用的放大器肯定会在这里产生影响。 如果您查看频率响应的振幅和相位、您将更好地了解您将在输出中看到的相移量。 请注意以下曲线、其中的电路与 OPA810一同使用：

    最棒的

    Hasan Babiker

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    TI__Guru**** 1807890 points
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    您好！

    您希望将哪个负载连接到 Howland 电流泵的输出端？

    Kai

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    您好、Hasan、

    感谢你的答复。

    我将尝试此操作并告知您。 但愿这能起作用。 感谢你的帮助。

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    尊敬的 Kai：

    当前我使用的负载介于100欧姆至1k 欧姆之间。 一旦我达到精度、我计划用一个与电阻器和串联电容器并联的电阻器替换负载(Cole-Cole 模型)。

    谢谢。