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[参考译文] OPA547EVM:改进的 Howland 电路

Guru**** 1667650 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA547, OPA548, OPA548EVM
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/798332/opa547evm-improved-howland-circuit

器件型号:OPA547EVM
主题中讨论的其他器件:OPA547OPA548OPA548EVM

尊敬的 Thomas

我使用 OPA 548测试数据表 sbou132.pdf 第16页图10中设计的改进型 Howland 电路。 使用相同的设置和电阻时、输出大约为16.4V、而不是为20K 负载建议的31.6V。 如果我断开负载并使输出保持开路、我确实得到32V 的电压。  此外、我的未来器件将是一些家用微加热器、因此我在20欧姆负载下进行了测试、输出只是平坦的。 您是否有任何建议、以便我可以在小负载(低于50欧姆)下使用此电路、并通过将输入电压从0调整到0.5A、最多调整到1A 来改变输出电流。

非常感谢您的反馈。

此致

Ahmed

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    您好、Ahmed、

    您是否注意到 RF+必须为9k09而不是909R? 并且必须移除 R7?

    您的电源电压是多少?

    Kai
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    您好、Ahmed、

    回想一下、如果 OPA547/548改进型 Howland 电流泵示例被安排为更高的输出电流电平、那将会更有用。 尽管如此、即使在图10示例中使用的极低电流电平下、这些概念也是正确的。

    您能否向我们提供显示组件值、电源等的电路原理图? 此外、显示负载信息并提供泵应工作的所需输出电压顺从范围。

    此致、Thomas
    精密放大器应用工程

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    尊敬的 Kai

    是的、我用了10万个 RF+、因为当时没有9万个、但我认为这不是关键点?

    对于电源、我的电压范围为+/-20V 至+/-30V、但负载必须  使用30V、因为您确实可以得到预期的32V、但它应该是与负载一起使用的。 我吃不到。 连接了无负载电路和布线。 第一条迹线无负载、第二条20k。

    谢谢

    Ahmed

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       尊敬的 Thomas

    感谢您的反馈、我完全复制了原理图图图10。 我附加了一个包含这些值的图。 对于电源、无负载时、我的电压范围为+/- 20V 至+/- 30V。 在没有负载的情况下、我确实得到33.2V、但在我所目标的20k 时下降一半、在20ohm 时下降0。

    此致

     Ahmed

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    您好、Ahmed、

    RF+必须精确为9.09k、而不是10k。 这就是问题的原因:

    e2e.ti.com/.../ahmed.TSC

    顺便说一下、不要省略电源去耦电容器。 将其靠近 OPA548放置。 并缩短电缆长度和组件电线。

    Kai

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    您好、Ahmed、

    您知道此应用手册吗?

    e2e.ti.com/.../snoa474a.pdf

    Kai

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    尊敬的 Kai

    非常感谢您、9.09KO 确实更合适。 我已经阅读了技术手册、想知道如果使用20-30欧姆负载、降低电阻是否有助于获得一些信号、因为 Iout 与 R1成反比。

    此致

    Ahmed

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    您好、Ahmed、

    您是否考虑使用标准 MOSFET 电流阱而不是改进的 Howland 电流泵?

    Kai

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    您好 Kai

    不、我不知道这种配置、但我不确定它会给 Howland 电路带来灵活性? 我需要一个流经负载的交流电流、这就是我去 Howland 的原因、但我没有检查是否有更好的东西。

    我需要找到一种方法将其应用于小负载、我尝试了大并联负载、但没有帮助。

    谢谢

    Ahmed

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    您好、Ahmed、

    应通过负载产生什么交流电流?

    Kai
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    您好 Kai

    我的负载相当小、它是一个 MEMS 微加热器、我需要使用小于100欧姆的交流电进行加热、通常为20-30欧姆。 我需要传递低于10Hz 的低频交流电流、该电流的最大值为 500mA、但如果我达到150-200mA、我对此感到满意。 我尝试在负载上放置串行或并行电阻器、但它没有帮助。

    谢谢

    Ahmed

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    您好、Ahmed、

    您的意思是这样吗?

    e2e.ti.com/.../ahmed1.TSC

    Kai

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    您好 Kai

    非常感谢,如果我通过在大约7Hz 的频率下注入4V 的正确读数,您在30欧姆负载下会得到200mA 的电流,对吧? 这听起来很好,我计划从10mA 开始以20mA 的步长改变电流,我想知道电压源是否可以足够低。 通过我尝试下载演示软件以自己调优的方式、我将在周一早上尝试尝试任何方式、并向您提供反馈。

    再次感谢

    Ahmed

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    您好 Kai

    我成功打开了您的文件并运行了仿真。 在输入振幅为250mV 且没有直流偏移的情况下、我能够获得13mA 的振幅、在1Hz 频率下、输入电压为5V 时、最高可获得250mA 的电流。 我将于周一试一下、并向您提供反馈。 出于好奇、您是如何确定阻力值的? 我查看了应用手册1515A、并尝试了实验图5第6页、但与预期相差甚远。

    再次感谢大家

    Ahmed

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    您好、Ahmed、

    我使用这些值进行了一些比较、请记住 R3 + R7 = R8。 这不是火箭科学

    好的、现在我看到了、您不想有直流偏移? 只有真正的交流电流流经负载?

    Kai
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    您好 Kai

    是的、我希望通过负载的纯交流电产生二次谐波。 我在没有直流电的情况下尝试了仿真、它看起来工作正常。 我将对电路进行测试。

    谢谢

    Ahmed

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    您好 Kai

    我对您的解决方案进行了测试、它的工作原理我只使用了20欧姆作为负载、使其更接近我的器件。 看起来还可以、但所需的电压比仿真高很多。 在11V 时、我可以达到240mA 、而在4V 时、正如在仿真中、我只能达到100mA。 运算放大器会发热很多、我必须添加散热器以防止热关断。今天出现的输出信号上的寄生问题让我感到困扰。 总体而言、我可以通过这种方式将其放在 PCB 上、这似乎是可以的。 欢迎提出任何建议。

    谢谢

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    您好、Ahmed、

    反馈电阻必须与计算值完全匹配。 因此对这些电阻器进行微调可能会有所帮助。

    OPAMP 加热正常。 您可以将 OPA548的电源电压降至最低。

    示波器图显示了不稳定性。 您是否在 OPA548中添加了电源去耦电容器? 您是否缩短了电缆和组件电线? 放置一个与 R2并联的小电容。 这将改善相补角。

    Kai
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    您好 Kai

    是的、我将100nF 去耦电容器放置在电源上、组件尽可能靠近运算放大器、但我将尝试缩短一些导线并添加与 R2并联的电容。

    谢谢

    Ahmed

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    您好 Kai

    输出更干净、具有电容、但令人惊讶的是、当与 R2并联时没有效果、因此我只对输出进行去耦、对我来说似乎很合适、仍然有一些尖峰、但我觉得是函数发生器很差、你怎么看?

    谢谢

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    您好、Ahmed、

    很难从试验电路板设计中获得更好的结果。 您需要一个适当的 PCB 来改善结果。 您甚至应该将 PCB 放置在屏蔽金属外壳中并使用屏蔽电缆。

    为了使 Howland 电流泵电路变得完美、用户必须了解 MEMS 加热器的所有寄生元件(电感、电容)和整个设置(布线!)。 利用这些数据、可以轻松地对 OPA548进行正确补偿。 您是否具有 MEMS 加热器的等效电路模型?

    Tim Green 对 Howland 电流泵进行了一些出色的稳定性分析。 您可能希望在此论坛中搜索它们。

    Kai

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    您好 Kai

    加热器是一个简单的金属蛇形器件、约为20欧姆、没有什么特别之处、所以我猜可以是 R 和 L 的模型。我将把所有这些器件全部出售在 PCB 上、然后我只需要将交流电消散到当前设计允许我达到的另一个器件 200mA 我对此感到满意、我将查看您的基准以改进设置。 非常感谢您抽出宝贵的时间、我们的专业知识非常感谢您的参与。

    此致

    Ahmed

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    您好 Kai

     该源用于在自制微器件上供电、我的负载电阻可能会因微型制造而异。 您认为我可以使用电位计代替固定负载来调节每次电阻设置时的电阻值吗?

    谢谢

    Ahmed

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    您好、Ahmed、

    您想要进行什么调优? 负载或反馈电阻?

    如果您使用的是0.1%电阻器、则无需调整反馈电阻。

    Kai
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    您好 Kai

    实际上、我的负载可能会远高于20欧姆、我需要通过宽范围的电流、以便每次消耗不同的功率。 问题是理想情况下、设计设置为20欧姆。 我计划将所有这些都放在 PCB 上以适应我的设置、但实际上、如果它对一个负载有效、最好留在试验电路板上以轻松适应。 否则、我需要设计几组焊接了元件的电路、但这些电路的有效性不如实验有效、可能存在几千欧的差异。 TI 销售 OPA548EVM、但我面临的问题与必须更换的组件相同、我可能会重复焊接损坏电路。 这就是为什么我想知道是否所有电阻都可以用电位器替代?

    谢谢

    Ahmed

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    您好、Ahmed、

    我会使用固定电阻器和旋转开关。 并在切换之前关闭 OPA548 ...

    Kai