[参考译文] TINA/Spice/OPA549-HiRel：采用 OPA192且具有更高直流精度和漂移的 OPA549-HiRel 复合放大器

尊敬的 Byliu：

您能描述一下您遇到的问题吗？ 当我运行您提供的文件时、我不会遇到收敛问题。

当您需要具有良好直流精度和强大驱动能力或良好交流性能的放大器时、通常会使用复合放大器。 由于第一个放大器的环路在第二个放大器的输出附近闭合、直流误差完全来自前放大器。 因此、您的漂移和直流性能将来自 OPA192、而输出驱动能力则来自 OPA549。

诀窍是确保两个放大器都稳定。 由于 OPA549输出被反馈回 OPA192、随后被反馈回 OPA549的同相输入、所以在执行一个稳定性分析时有2个反馈环路需要处理。

对于 OPA192、反馈环路中有一个具有增益的放大器、这会导致一种异常情况、即您的反馈因子可能大于一。 您需要有一个本地反馈环路(从输入到输出的电容)来对此进行补偿。

如果您对该电路进行仿真、您将看到它非常不稳定、输出端出现过度振铃、交流响应中出现~8dB 的增益峰值。

如果您不是很熟悉放大器稳定性分析、这里有两个演示、介绍了各种分析技术！

e2e.ti.com/.../3056.Solving-Op-Amp-Stability-2015_5F00_TG.pptx

e2e.ti.com/.../3441.Dual-FB-Beta_5F00_plus-and-Beta_5F00_minus-RevD.pptx

最棒的

Zak

感谢你的答复。

我发现、当信号从正变为负时、仿真会振荡。 我将第一级更改为单位增益跟随器、但不稳定仍然存在。 我发现 这种现象与负载(R4)有关。 例如、如果我将 R4更改为20欧姆或更高、则仿真正常。 如果 R4=5欧姆或更低、则仿真出错。   那么、我想它可能与 OPA549的电流限制功能相关吗？

我的担忧是

1.我应该信任仿真吗？ 如果我制造此类电路、R<5欧姆时是否不稳定、R>10欧姆时是否稳定？

2. OPA192的选择是否会提高整体直流性能？ 我们需要为直流电机设计高驱动缓冲器、RMS 电流要求为3A、峰值电流可能为5A 或更高。 我们为我们的应用选择 OPA549和18/20位精密 DAC。 在 OPA549-HiRel 的数据表中、对于18/20位 DAC、电压偏移和电压偏移温度漂移过高(也是电压噪声)。 我们希望构建一个复合放大器来减小直流误差、尤其是温度漂移。 非常感谢您的帮助。

谢谢！

e2e.ti.com/.../6114.opa549_5F00_composite.tsc

大家好、感谢 TINA 文件、这使得设置和运行 LG 相位裕度仿真变得很重要、

该电路众所周知、但随着所有电路的退出、它都很危险。 实际上、您在环路内部注入了巨大的传播延迟。 在 IC 设计层面、每当我们想要引入高功率输出级(请参阅 THS3491)时、都会遇到许多影响相位裕度的传播延迟问题-在这里也是如此。

总之、有几个要点

1.功率级需要加电并在输入级出现前保持稳定、我可以在 OPA549的 V+输入上连接1k 接地、以为其提供加电的参考点。 如果不是、您会遇到一个奇怪的稳定性问题、我们通常称之为摩托艇、因为整个过程都试图找到直流操作点。 我经常在从输出级到输入级的电源上运行一个 RC 极点以强制执行此操作。

2.您的电流电路非常不稳定-有几种方法可以解决这个问题，但最简单的方法是运行反相-这是一个选项吗？？？？？？？？

e2e.ti.com/.../Composite-ckt-with-OPA549-and-OPA192.docx

e2e.ti.com/.../Original-LG-sim.TSC

谢谢您(我仍然无法打开您的 TSC 文件、但文字文件中的工程图正常、您能否打开我的 TSC？)。

1.反相对我来说是可以的。 我修改了电路、将 R10添加到反相输入、将 R6添加到 OPA192的同相端口。 将 OPA549同相端口的 R11添加到接地端、在输出端添加一个缓冲电路。 当 R4=11或更高时、该电路工作、但当我将 R4更改为10欧姆或更低、即4欧姆时、它会变得不稳定(在 TINA 仿真中)。 当 R4=4欧姆时、我不知道这种不稳定性来自哪里、是因为 OPA549的 SPICE 模型吗？ 是关于 Tina 的架构吗？ 或者它在最终 PCB 板中不稳定？

2.我应该放弃复合放大器架构吗？ 我对分析 OPA192 + OPA549的稳定性并不是很好。 此外、如果我构建此 PCB、它是否会获得 OPA192所需的直流性能(低电压偏移、低电压温度漂移)和 OPA549的高电流驱动能力？

e2e.ti.com/.../6472.6114.opa549_5F00_composite.tsc

这将是阶跃响应：

这将是频率响应：

Kai

这里是相位稳定性分析：

e2e.ti.com/.../byliu.TSC

Kai

您好、Michael、

如果我不使用 OPA549输入端的分压器、我会受到一次令人讨厌的过度冲：

Kai

我认为该复合电路的压摆率受 OPA549的限制。 我们希望具有更低的温度漂移、失调电压和噪声。

我们使用18/20位 DAC 驱动 OPA192、更新速率为2.5us、并生成从直流到20kHz 的信号。 信号低于100KHz、在大多数情况下、其频率远低于10kHz。 OPA549驱动一个直流电机、我们在 OPA549的输出上放置了一个分流电阻器用于电流监控。  

是的、在这些电路中需要考虑的另一个因素是相对压摆率-我在 R7和 R12中使用2分频来将 OPA192的20V/usec 分频为更接近 OPA549的9V/usec。 由于9V/usec 的转换率较低、您可能不希望解决方案中的 BW 过大、从而在较大的阶跃上不受转换限制-这是一种灾难的途径、因为转换限制输出会在转换期间打开环路、复合电路无法从该环路中恢复。

1k-1k 分频器对我来说似乎可以。

我是否会使用该复合放大器获得所需的直流精度和温度漂移？

我还使用 OPA192的反相和跟随器模式尝试了该电路：

在 OPA192的跟随器架构中、存在过冲。 在 OPA192的反相模式下、没关系。

这些电路是否稳定？

如果我想提高直流精度(低电压偏移、低温度漂移)和低噪声、那就选择这种方法

非反相输入、增益= 2、

2.非反相插入、跟随器、

3.反相

我应该使用吗？

大家好、刚从早餐回来、  

最好从所需的输出摆幅开始。 所需的最大电压阶跃以及该最大条件下所需的上升时间或稳定时间是多少。  

2、可以从此处评估隐含压摆率并开始反向工作解决方案。  

3.所以你正朝着正确的方向前进，当你构建这些不同的想法时，你是否可以插入 TINA 文件，以便我们可以轻松地挑选评估-谢谢。

这里是我之前尝试发送的 LG sim、我必须手动选择 V9、这样您就可以打开它-如果您需要 V7、我也有 V9。

e2e.ti.com/.../7838.Original-LG-sim.TSC

尊敬的 Byliu：

我不会使用1k 1k 分压器：

并且带宽也不会更高。 此外、正弦中的"尖峰"也会再次可见。

我会使用原始电路、但将 C3从3n3更改为2n2。 请参阅以上我的帖子。

Kai

所以 Kai、我建议 OPA549中增益为2的1k 分频器的原因是不会随意丢弃环路增益-目前还没有讨论线性度、但只要您能保持良好的相位裕度、LG 就会是您在精度方面的朋友。 是的、这是在一个非常线性放大器的环路内-通常、总 HD 是由整个复合材料的 LG 校正的输出级线性。 您拥有的大分压器当然可以工作、它肯定会将所需的摆幅从 OPA192向下移开-这可能很有用、但在您的情况下似乎是极端的。

我认为尖峰与压摆率没有关系。 我用 OPA191更改了 OPA192、OPA191为5.5V/us、峰值仍然存在1k - 1k 分频器。

e2e.ti.com/.../OPA191_5F00_OPA549-kai.TSC

尊敬的 Byliu：

当您运行噪声分析时、您将看到噪声大约高三倍。

您是否考虑过使用 OPA192使用直流伺服运行 OPA549？ 这至少会消除 OPA549的输出失调电压。 您的最低交流驱动频率是多少？

Kai

尊敬的 Kai：

是否可以在不使用1k-10k 分压器和放大器的情况下完全移除过冲？

第一级放大器(OPA192或 OPA210)是否处于分解模式？ 稳定增益应大于1的情况？

本源

e2e.ti.com/.../OPA210_5F00_OPA549-kai.TSC

好的、那么20kHz 时的10V 就是我要寻找的、

附加的在同相和反相设计中通过调优运行-几个关键点、

输入边沿速率需要足够慢、以不受压摆限制影响-如果这样做、阶跃响应非常好。

2、OPA549模型似乎展示了一个非常明显的负过载死区-这是真的吗？

3.为了实现精度，1k 设置的增益(总体环路，而不是环路内部)需要进行精度匹配-这些增益可作为匹配对提供。

我一次只能连接一个 TINA、这里是一个非反相的 TINA、很容易调整为反相。

e2e.ti.com/.../Some-composite-power-amplifier-circuits.docx

e2e.ti.com/.../updated-closed-loop.TSC

感谢您在 Word 文档中进行详细分析。 我喜欢同相解决方案。 确实存在交叉失真和过冲、我不知道它是与 OPA549的 SPICE 模型有关、还是存在于 IC 芯片中。

我还记得您曾说过第一个放大器处于分解模式吗？ 总增益(外部环路)是否应大于1？

您好、Michael、

但是、如果您将负载解压到2R、则过冲仍然存在、即使在输入信号的转换率大幅下降时也是如此：

Kai

您是正确的 Kai、在2欧姆负载下、SSBW 在非反相时看起来仍然很好、但即使是较小的一步、也会显示 getalong 中的一个主要铰接点变为负  

我认为这不是一个环路、这是一个输出级负向转换、从而在该死区打开环路、 然后尝试赶上-如果是真实的、可能需要考虑不同的功率放大器-这现在是一个产品线问题、因为我们无法太有效地查看其输出级内部。  

问题

1.建模的死区是否在部件中变为负(可能在数据集中？)  

2.是否有类似的部分没有这种效果。  

谢谢、Michael。
我需要双极输出来正向和反向驱动直流电机。 我认为浏览 SPICE 模型或 TI 关于交叉的一些评论可能更合适。

过去、我们将 LM3886用于功率级、现在考虑将功率放大器系列(OPA54x)作为替代产品。 也许、我还应该尝试使用分立式 NPN、PNP 解决方案的精密放大器(例如 OPA211、OPA192)和电流升压级、但这也包括通过预偏置 BJT 来缓解交叉失真。

尊敬的 Byliu：

立即构建并使用测量结果进行检查！ 不要忘记、使用所有寄生阻抗将实际负载连接到输出端、例如电机、会改变一切...

Kai

是的、Byliu、TI 应用可以将简单的 OPA549同相增益2驱动到2 Ω 负载、例如+/-1V 输出驱动到2 Ω 负载、这是很好的。 其侧边显示了一个清晰的交叉死区、在此死区中、输出会尝试赶上并以过冲的方式转换至负电平。 如果在物理上存在这种情况、我不会在该器件上浪费更多的时间-并尝试在没有从拉电流到灌电流这种糟糕转换的情况下查找器件。 在 sim 中、问题似乎是负载 R 而不是 Iout。 +/1V 输入2 Ω 电压仅为+/-500mA。 这也可能是较低的负转换问题。 如果我降低边沿速率并转至100欧姆负载、那么它非常适合负向边沿、相同的边沿速率和2欧姆负载、并且它是可怕的。

e2e.ti.com/.../OPA549-alone.TSC

是的、TI 官方的评论将更加恰当。 我还单独对 OPA549和 OPA548进行仿真、当 Rload=2欧姆时、这两个问题都存在。