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[参考译文] OPA2189:电压跟随器失调电压过高

Guru**** 1772095 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2189, THS4561, OPA2140, OPA2192, OPA2210
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/926390/opa2189-voltage-follower-offset-too-high

器件型号:OPA2189
主题中讨论的其他器件: THS4561OPA2140OPA2192OPA2210

我正在使用 OPA2189进行原型设计、因为它具有极低的1/f 噪声。 我将其用于具有2个运算放大器的输入差分级、发现存在与仿真不同的大偏移。 如原理图所示、在 IN+和 IN-上没有任何连接时、当 R47为1KOhm 时、OUT < 1mV、但当 R47增加到100K 欧姆时、直流 OUT 大约为3mV。 偏移不应如此大。 为了弄清其中的原因、 我将 OPA2189仅作为简单的电压跟随器配置、就像第一级一样(基本上是使用 R49和 R16、R48和 R45以及 OPA2189)、并且 PIN7和引脚1输出大约为20mV ~ 40mV、它们的差值为3mV ~ 20mV、使用万用表测得。 我使用 PSpice for TI 进行了仿真、一侧的失调电压应接近700uV (如 PSpice for TI 仿真中所示)、因为偏置电流为70pA、70pA * 10Meg = 700uV、因此我得到20mV ~ 40mV (不是很稳定)而不是700uV。 感谢你的帮助。

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    您可能会振荡、请尝试将反馈 R 降至499、当您使用 DVM 进行探测时、在输出引脚上粘着200欧姆的引线式 R、并在其另一侧进行探测以隔离 DVM 输入 C>  

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    您好、John、

    请尝试 Michael 建议的电路更改、并让我们知道您在电路的失调电压性能之后发现的内容。

    您打算将什么连接到 IN+和 IN-电路输入? 它们是低阻抗电压源还是某种传感器? OPA2189运算放大器使用斩波技术来最大限度地减小电压偏移。 尽管运算放大器输入偏置电流(IB)平均非常低、但输入斩波会导致更高的峰值输入电流电平。 它们的持续时间非常短、但平均 IB 和峰值 IB 电流必须来自电路中的某个位置。

    您电路中的同相输入可看到10M Ω 电阻器接地、这为 IB 提供了极高的电阻返回路径。 可能会影响您正在测量的偏移。 尽管 IN+和 IN-输入之间有一个100千欧或1千欧的电阻器、但一个运算放大器输入无法为另一个输入提供输入 IB。 如果连接到 IN+和 IN-输入的源电阻或阻抗较低、则不会出现问题。

    我建议将 R48和 R49降低到低得多的电阻值、然后重复偏移测量。 如果失调电压变得更好、那么这会导致电路中发生的情况。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    感谢您的建议。 我将反馈电阻器从4.99K 更改为499欧姆、仍然存在较大的偏移。 我还使用示波器检查了输出、没有振荡器。  

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    这适用于地球物理仪器、IN+、IN-连接到埋在地下的电极。 电极阻抗范围为几百欧姆至几千欧姆、在沙漠中的极端情况下高达100K 欧姆、因此偏置电流的下拉 R 需要较大。

    目前、输入仪表放大器是 ADI 公司的 AD8429、但它具有1/f 噪声、因此我尝试使用 OPA2189来降低1/f 噪声。 当我在 IN+和 IN-两端使用1KOhm 电阻器时、AD8429和 OPA2189都可以正常工作、具有低失调电压和稳定的输出。 当我更改为100K 欧姆时、AD8429仍具有小于1mV 的低失调电压、输出稳定、但 OPA2189直流输出在连续漂移几分钟后约为3mV。 但 OPA2189的输入偏置/偏移电流(70pA)远小于 AD8429 (~50nA)、并且应具有更小的偏移和更稳定的电流、两者都具有10M 的下拉电阻。

    您提到斩波会导致较大的偏置电流浪涌、如果我放置电容~270pF 以将高频偏置电流传递到接地端、运算放大器是否会与较大的偏置电阻器配合使用?  根据您的建议、我将偏置电阻器从10Meg (偏移~20~40mV)降低到较小的值、当 OPA2189偏移降至100K 欧姆时、偏移将小于1mV。 因此、如果 R 较大、OPA2189实际上不处于工作状态、因为 R 与 GND 之间的阻值不够小?  但为什么 PSpice for TI 软件显示0.7mV 偏置和10M? PSpice 可能无法正确模拟这种情况?

    您是否有减少1/f 的建议或其他部分? 因为在我们的应用中、100K 欧姆太小。 谢谢。

    John Jiang

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    尊敬的 John:

      在测量高且不稳定的失调电压时、您是否观察到 OPA2189 U11A、U11B 和 THS4561 U12输出与 DSO? 我想知道您在 这些电路点使用 DSO 观察到的情况。  正如您所说的、100千欧输入电阻接地后失调电压会变得更好一样、我怀疑  您将看到10M Ω 电阻器的一件事、以及100千欧电阻器的另一件事。 如果您确实看到尖峰或其他噪声、我们最好能看到 图像。

    我没有尝试在 每个 OPA2189同相输入到接地端之间添加电容器。 这可能有助于减小接地阻抗并为瞬态输入电流提供电流路径。 如果您可以尝试、 请分享您找到的内容。 电容器的值应接近;斩波运算放大器在电路平衡时表现最佳。 尝试使用 X2Y 电容器是一个不错的选择。 它们根据设计进行固有平衡。

    我建议在 您的电路中测试一个非斩波、极低噪声运算放大器、并查看您实现的噪声性能水平。 您可能希望尝试使用一些建议的精密运算放大器来代替 OPA2189:

    OPA2140 -双路 JFET 输入

    OPA2192 -双路 CMOS 输入

    OPA2210 -双路超 β 双极输入

    所有器件都具有非常低的电压偏移、 偏移漂移和 相对恒定 的输入偏置电流(无斩波瞬态)。 由于它们的输入偏置 电流电平 非常低、 因此10M Ω 返回电阻器可能不是问题。 请注意、10Meg 电阻器的值应接近、以最大程度地减小偏置电流对输出参考电压偏移的影响。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    DSO 的噪声太大、无法看到类似这样的小信号。 将数据保存到 SD 卡后、我使用 Matlab 中的下一级 AD 24位时域和频谱域来检查信号。 我尝试在输入端使用一些电容器、漂移问题无法改善。 您建议的非斩波低噪声运算放大器看起来不错、我订购了一些、稍后将使用它们进行更多测试。 谢谢。

    此致、

    John

     

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    尊敬的 John:

    值得尝试 添加电容器、最好了解 电容器不起作用以供将来参考。 请告诉我们您的应用电路如何与我推荐的非斩波精密运算放大器配合使用。

    您现在可以关闭此 e2e 查询吗?

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    感谢你的帮助。