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[参考译文] TLV3404:TLV3404:压电元件// 2级运算放大器设计

Guru**** 1139930 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA348, TLV3012
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/845810/tlv3404-tlv3404-piezo-element-2-stage-op-amp-design

器件型号:TLV3404
主题中讨论的其他器件:OPA348TLV3012

您好!

在该论坛的支持下、我一直致力于设计一个2级运算放大器设计。 此设计使用 OPA348和 TLV3012。 此设计的目的是通过 INT 检测 MCU 上的压电元件的信号。 压电信号相对较小(20mV)。

想法是放大信号(第一级)、在第二级中有一个连接到 MCU 的比较器。

  1. 运算放大器:增益为21。
  2. 比较器:在定义的阈值电平上,比较器的输出被切换为“高电平”并被 MCU 检测到。

 

仿真

在 TINA 仿真中、我为运算放大器创建了一个30mV 的输入信号、并且运算放大器输出上升至大约630mV (增益为21)。

因此、仿真工作正常(请参阅架构)。 我们有3个信号电平、我们希望检测到/只有1个传感器信号是我们必须对其进行放大的信号电平。 其他的直接进入到喜剧演员。

 

实时

然而、在实际运行中(原型 PCB)、我看不到运算放大器输出如我预期的那样上升。

 运算放大器输出不遵循输入*增益

  • 当将运算放大器输入驱动至大约60-70mV 时、运算放大器输出突然上升至最大输出。

 

我很困惑上述行为来自哪里、或者是否有任何我忽略的东西。 欢迎提供任何帮助或建议。

 

非常感谢。

 

 

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    您好 Jeroen、

    根据您上面的评论、我了解到您的比较器电路工作正常、但进入"COMP_B"的运算放大器电路(OPA348)工作正常吗?

    对于某些输入电压、OPA348的输出是始终处于 VCC (3.6V)还是显示正常增益(G =21)行为?

    您能否探测 OPA348的同相输入和输出并在此处共享示波器捕获?  

    此致、

    Bala Ravi

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    您好 Jeroen、

    我看到设计中存在一个小而主要的问题。

    小问题是输入的负电压一半不会被放大。 这是可以的、因为我希望您不需要这一半。 如果压电体上的电压过大(超过大约-400mV)、则二极管电流可以流出 OPA348输入引脚。 可以使用串联电阻器将此电流保持在较低的水平。 OPA348具有抗相位反转能力、这很有用。 但是、从 VOL 状态(信号延迟)出来的过载恢复时间可能起作用。  

    主要问题是 R8和 R21。 这些迟滞电阻器将向压电体注入电流、这并不是一件好事(对于其他比较器和运算放大器)。 在仿真中、源极信号具有零阻抗;因此它们不受迟滞电流的影响。

    因为这是一项新的设计检查 、确保所有组件(包括接地端)均已正确连接。

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    您好、Bala、

    感谢您的反馈。

    现在重点验证运算放大器电路不工作的原因(详细检查运算放大器)

    当 OPA348的输出上升时、它一直上升到最大值(VCC)

    我将在接下来的几天内向您发送一些示波器截图。

    Rgds、Jeroen

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    您好、Ronald、

    这是很好的反馈。

    我知道您提到的"次要问题"。 在本设计中,“在”运算放大器之后”损失的负电压不是问题:-)当输入电压升高(>400mV)时,串联电阻可能是个好主意。


    主要问题确实是一个可能是"设计缺陷"的问题。 是否有任何关于如何处理它的建议? 它是否也可以作为在运算放大器前面添加运算放大器的解决方案? 但是、我需要一个低功耗解决方案、因此希望使 UAS 的总体尺寸尽可能小

    将在周末再次验证设计。

    Rgds、

    Jeroen

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    Jeorn、

    1) 1)您需要多个(3)中断、还是可以通过增益选择设置更好地实现一个中断?

    2) 2)如果您可以选择中断极性、则压电式可以驱动比较器的反相输入。 这样、您就可以在不影响输入信号的情况下实现迟滞。

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    您好、Ronald、

    1>理想情况下、我确实需要多个中断来涵盖用例。 出于兴趣、增益选择设置如何工作、我是否可以从 MCU 控制它?

    2>插值可以基于两个极性。 因此、是的、我可以使用反相输入。 不确定这不会对输入信号产生什么影响,因为迟滞 仍会反馈到输入信号(因此也会反馈到运算放大器中... 还是?)。

    此致、

    Jeroen

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    Jeroen、

    1) 1)是的、MCU 可以更改增益。

    2) 2)迟滞始终从输出端变为同相输入端。 因此、反相输入上没有电流。

    如果您发布 Tina 文件。 我将为您反向比较器输入。

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    您好、Ronald、

    1>想知道 TI 会推荐什么组件(我的重点是低功耗设计)

    2>在这种情况下、这是有道理的(我不知道这一点)。 我将相应地更新我的计算和软件。

    [已编辑]如果您可以更新非常感谢(很快将发送)的 TINA 文件。

    此致、

    Jeroen

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    随附 TINA

    e2e.ti.com/.../simulations_5F00_v2.2_2800_15_2D00_10_2D00_2019_2900_.TSC

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    Jeroen、

    我交换了比较器输入。 为了轻松设置跳闸电平、我使用了我的3电阻分压器电子表格。 我将电阻标记为 A、B 和 C、以使其更加清晰。

    缩放模拟输入信号的三种方法

    下载三 款电阻分频器 Excel 计算器

    将输入点设置为0V 和3.6V (比较器输出摆幅)。 为所需的下跳变点和上跳变点设置输出点。 将"V"电压设置为1.242 (Vref 电平)。  底部是3个电阻器的解决方案。 (可以更改电池 E34以获得更高的电阻器组。 尝试5e-7 [对于2M RA 电阻器])

    e2e.ti.com/.../Pcomp.TSC

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    您好、Ronald、  

    感谢您的观看。 我将通过 Excel 进行仿真和阅读。 并使用此设计方法构建原型。

    将在几天内告知您结果是什么。

    Rgds、

    Jeroen

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    您好 Jeroen、

    很高兴再次见到你!

    我们之前是否在这个论坛中讨论过这个应用?

    e2e.ti.com/.../679706

    Kai