[参考译文] OPA454：电平位移

Fabrizio、您好！

如果您可以提供 OPA454电路图、其中显示了电源、输入驱动和输出负载信息、这些信息可能有助于我们更快地解决问题。

我怀疑从您的描述中、您可以使用单极性的 HV 电源吗？ 如果是这种情况、并且输入 PWM 介于0V 至3.3V 或5V 峰值之间、则低端上会超出 OPA454的共模输入电压范围、结果将不符合预期。 因此、请务必说明如何为 OPA454供电。

第9.3.6节"使能"和"电子/数字通信"中的数据表确实说明了这些引脚可以保持悬空、并且 OPA454将被启用。 有一个解释说明了耦合到 E/D 引脚的快速负向脉冲如果使能/关断功能导致其进入关断状态、可能会产生怎样的影响。 这可能不是许多电路的常见情况。 如电气特性表中所示、连接 E/D 引脚 COM 和 E/D 引脚是确保正常运行的可靠方法。

数据表显示、未悬空时的 E/D 公共电压范围为(V-)至(V+)- 5V。因此它具有相当大的可偏置范围。 对于 OPA454要处于启用状态、E/D 引脚需要 E/D common + 2.5V 的电压、才能使 E/D common + 5V。要禁用 OPA454、需要将 E/D 引脚偏置为等于 E/D common 电平的电压、 最大电压为 E/D Common + 0.65V。我希望这会使它更清晰。

请注意、一旦 OPA454 PWM 电路正常工作、您将无法将高达100kHz 的频率放大至100Vpk-pk。 OPA454具有13V/us 的压摆率、这意味着对于50Vpk 输出信号、可维持的最大频率将约为42kHz。 借助压摆率为25V/us 的全新 OPA462、您可以更接近最高频率目标。 以下是 OPA462数据表的链接：

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa462.pdf

此致、Thomas

精密放大器应用工程

Hallo Thomas、

非常感谢您的友好和绝对快速的回答！

您是对的：我使用单极性配置、10-100V (连接到 V+)和0V (连接到 V-)、为简单起见、我不会使用双电压轨(是否有任何有效的替代方案？)。

我可以确认我的 PWM 通常在0-3.3V pk-pk / 0-5.0V pk-pk (连接到 VIN)范围内。

MCU 的接地连接到 OPA454的"虚拟"接地端(本质上是连接到 V-的100nF 电容器的另一端)。

正如我们所建议的那样、稳健的方式总是更好、因此我想了解如何正确实现 E/D 函数(如果需要、还可以通过某种方式实现状态标志)。

我的直觉(但我绝对可能是错的)是将 VIN 引脚与 ED 引脚并联、以便它们将与 PWM 信号同时馈送、然后以相同的方式与 PWM 接地端的 ED 并联 (MCU 的接地端)。

我的电路图与数据表中提供的电路图相同(参考 ：www.ti.com/.../opa454.pdf 第27页、图72)。 基本同相放大器配置)、但没有未连接的 E/D、E/D 公共和状态引脚。

我在 RL 上连接了一个示波器探针(我使用了一个5k 电阻器)以查看结果。

遗憾的是、改变电压输入后、我只获得一个直向恒定上升电压(50V RMS、0V pk-pk)、几乎与 V+上提供的电压相同、而不是 PWM (0-50V pk-pk)！

我非常感谢您对 OPA462的建议、我知道压摆率限制、但为了获得更高的电压值、我对升压原理图感兴趣(参考 ：www.ti.com/.../opa454.pdf 第24页、图67)。 具有输出电压升压的典型同相应用)... 这种配置是否有频率限制？ 我的意思是、与单个组件一样、上述升压转换器能够以高达100kHz 的摆幅输出195Vpp？

但让我们分步前进：您能否建议参考、或提供具有正确连接的原理图来满足我的需求？ (特别注意 E/D 和状态引脚)

如果双电源是强制性的、我可以通过一些努力实现以下解决方案之一(根据需要更改组件值)：

www.google.com/url

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感谢您的宝贵时间、如果我浪费了很多时间、很抱歉！

Fabrizio

Fabizio、您好！

运行 OPA454单电源时遇到的一个问题是共模输入电压(VCM)范围和输出电压(Vo)摆幅范围限制。  线性运行的 VCM 范围为(V–)+ 2.5至(V+)–2.5V。因此、如果您使用单个+100V 电源、则 VCM 范围为+2.5V 至+97.5V。如果您施加0V 至+3.3V 的输入电压、 或0V 至+5V、您会看到低于+2.5V 的任何电平都超出线性 VCM 输入范围。

同样、Vo 范围限制也适用。 kΩ、从电气特性表中、Vo RL = 4.8k Ω、AOL≥100dB、IO = 10mA、 为(V–)+ 1V 至(V+)–2V。我想您可以看到、如果输出被驱动至其最大负摆幅电平、当采用单个+100V 电源时、它将在高于接地值约+1V 的电压下撞到其电源轨。 当添加-5V 等负电源时、VCM 和 Vo 的低端范围分别变为-2.5V 和-4V。 如果添加了负电源、则必须降低正电压、以将 OPA454上的总电源电压保持在安全水平。

"我对升压电路原理图感兴趣(参考 ：www.ti.com/.../opa454.pdf 第24页、图67)。 具有输出电压升压的典型同相应用)... 这种配置是否有频率限制？ 我的意思是：与单个组件一样、上述升压转换器能够以高达100kHz 的摆幅输出195Vpp？"

遗憾的是、OPA454或 OPA462的带宽和压摆率这种非常高的电压电路不会改变。 它们由运算放大器交流电气特性决定。 我在三个运算放大器 HV 电路上运行了仿真、输出压摆率限制在~40kHz 以上。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

Hallo Thomas、

感谢您的出色解释：您非常清楚(即使是像我这样的一个节点)。

因此、我将在馈入运算放大器之前进行电源轨分离。

我认为无需进行完全平衡的拆分...不是吗？

我的意思是：将100V 分为55V/-45V 等于运算放大器的功能、转换为50V/-50V、对吧？

问题源于多种不同的拆分技术：更精确、更稳定的拆分需要更复杂的电路。

我看到的最简单、紧凑的方式是由电阻分压器和几个电容器组成的电容器、如下所示：

这不是更好的方法、我知道这一点、但它可以作为我的测试目的的起点。

好的、我们有一个双电源、现在、E/D 呢？

从我的新分离电源开始、我必须对这些引脚施加什么电压？

您是否考虑了我将 E/D 引脚与我的 PWM 并联的建议(如我之前的帖子中所述)？

像往常一样、非常感谢。

Fabrizio

您好、Fabrizio、

正确、OPA454电源的分配可能不均匀。 例如、电源可以是+50V/-50V 或+95V/-5V、也可以是其他组合。 请记住、VCM 和 Vo 范围与 您打算使用的电源电平有关。

E/D 电压电平 将按照以 V-电源电压电平为基准的特性表电平进行计算。 之前、我提供 了 V- 设置为-5V 时的示例。 如果 V-使用-6V、则低端上的 VCM 将是(-6V)+ 2.5V 或-3.5V。0至3.3V Vpk、 或0至5Vpk PWM 信号现在将处于 VCM 范围内。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

早上好，托马斯，再次感谢你的耐心！

假设我要对 V-施加-50V 的电压，VCM 端将为(-50)+2.5=-47.5V... 0至5V PWM 信号如何处于 VCM 范围内？？ 这种 VCM 范围是多少？

您必须原谅我、但正如我在第一篇帖子中所指出的、我只是一个电子发烧友、而不是工程师、这是我第一次使用双源运算放大器(加上一个 E/D 函数...)、这就是为什么我要求参考一个简单的原理图。

请问您是否可以指定确切的电压值、我是否必须在得到以下电压后应用于 E/D 引脚：PWM = 0-5V pk-pk、V+=+50V、V-=-50V？

最后一个重要事项是： 如果 PWM 从0-5V pk-pk 变为0-3.3V pk-pk 和/或分接电压发生变化-例如、从+50/-50变为+30/-30 -和/或频率从30kHz 变为15kHz、施加到 E/D 引脚的值是否必须相应地改变或必须保持不变？

我无法确定 E/D 与什么相关的元素...

非常感谢

Fabrizio