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[参考译文] OPA4188：特定输入电压范围内的运算放大器增益误差

admin
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Other Parts Discussed in Thread: OPA4188, OPA2188, OPA2197, OPA2192, OPA4196
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/1169253/opa4188-op-amp-gain-error-at-specific-input-voltage-range

器件型号：OPA4188
主题中讨论的其他器件： OPA2188、 OPA2197、 OPA2192、 OPA4196

我将使用 OPA4188来测量.006欧姆分流电阻器上的压降。   我的测试设置是一个可编程电源、电压范围为0.6V 至5V、连接到4个单独的.006欧姆分流电阻器、所有这些电阻器均并联、 分流电阻器的另一侧连接到电负载、电流范围为1至17A。   该电路使用该四路运算放大器来测量每个分流电阻器上的电压、我的电路的标称增益设置为大约25。   原理图仅显示了封装中的4个通道之一、但所有4个通道的配置方式相同。   V+偏置为15V、V-偏置为-3V。

我的第一项测试是设置7安培的固定电流、因此通过每个分流电阻器的电流大约为1.75A。   然后、我以500mV 的增量将分流电压源从1变为5V。   测量分流电阻器上的实际 Vmps 并获取运算放大器输出电压的比值、以确认我获得的增益约为25。   这在1至2V 以及3.5V 至5V 范围内都能正常工作  、但出于某种原因、在我的2.5和3V 点、我的增益增加至高达37.5。   这在我拥有的5个不同的原型之间非常一致。

0.006欧姆分流器上的电压降 运算放大器输出 计算增益
分流源电压 通道 A CH-B CH-C CH-D 通道 A CH-B CH-C CH-D 通道 A CH-B CH-C CH-D
1 0.0115 0.0106. 0.0106. 0.0096 0.303 0.284. 0.284. 0.249 26.34783 26.79245 26.79245 25.9375
1.5 0.0115 0.0106. 0.0106. 0.0096 0.2956 0.2653. 0.263 0.2422. 25.70435 25.0283. 24.81132. 25.22917.
2. 0.0115 0.0106. 0.0106. 0.00965 0.2979 0.2672 0.2643 0.2426. 25.90435 25.20755 24.93396 25.1399
2.5. 0.01155. 0.0106. 0.0106. 0.0096 0.338 0.398 0.355. 0.275. 29.26407 37.54717 33.49057 28.64583.
3. 0.01155. 0.0106. 0.0105. 0.0097 0.311 0.349 0.337 0.245. 26.92641 32.92453 32.09524 25.25773
3.5. 0.01155. 0.0106. 0.0105. 0.0096 0.3033 0.2654 0.2613. 0.2425. 26.25974 25.03774. 24.88571 25.26042
4. 0.01155. 0.0106. 0.0105. 0.0096 0.3055 0.267 0.263 0.2428 26.45022 25.18868 25.04762 25.29167
4.5. 0.01155. 0.0106. 0.0105. 0.0096 0.3074. 0.2671. 0.263 0.2429. 26.61472 1982年25月11日 25.04762 25.30208.
5. 0.01155. 0.0106. 0.0105. 0.0097 0.3093 0.267 0.2629. 0.243. 26.77922 25.18868 25.0381. 25.05155.

我的第二项测试是将电压稳定在2.5V、因为我知道我在这里遇到了问题、然后扫过总电流范围1至17A 或每个分流电阻器大约0.25A 至4.25A。   在此设置中、我在 CH-B 和 CH-C 运算放大器上看到、一旦电流超过各自分流电阻器的约1.5A、我就会在计算的增益中得到明显的偏移。   在凸点之前和之后、分流电流与运算放大器输出的斜率保持不变、但随着我接近1.5A、只会得到一个偏移。

很抱歉这么长的时间、但真的想知道是否有人可以看到、为什么在2.5 - 3V 范围内运行会变得异常、然后在该电压范围内运行、为什么当我的分流电阻器的压降超过10mV 时、我会看到图中出现偏移。   我应该提到的是、我已经查看了分流电阻器电压源、并且在我测试的电压和电流负载范围内、没有看到任何明显的噪声或纹波电压变化。  提前感谢

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    您好、Douglas、

    那么、如果它们并联、为什么在0.006R 分流器上的压降是不同的？ 您是否应该看到相同的压降？

    Kai

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    HI Kai、  在并联分流电阻器之后、它们不会立即重新连接在一起、而是通过另一个具有不同布线/平面长度的电路板、然后再相互短路。   在电流分离方面、我没有得到完美匹配。   谢谢、Doug

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    您好、Douglas、

    如果分流器不靠近运算放大器、可能会导致稳定性问题。 您确定运算放大器没有振荡吗？ 您是否使用示波器探测了运算放大器的输出？ 不过、请勿使用示波器探头或 DVM 直接接触输出、但应先插入隔离电阻器。

    您是否仅使用一个 OPAMP 检查了电路？ 还是使用完全不同的四路运算放大器(无 OPA4188)？

    电子负载是否会对测量产生影响？ 是否曾尝试过通过简单的电阻器而不是电子负载对电流进行编程？

    您是否尝试将小电容器与"R1032"和"R1034"并联安装？

    Kai

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    尊敬的 Kai：

    我应该澄清一下、 分流电阻器非常靠近运算放大器、在它们实际上在不同的电路板上短接在一起之前、分流器的输出具有更长的距离。  这种短接的连接点不是那么平衡、因此我希望电流路径能够发生一些变化。   正如您提到的、我已经检查了示波器、输出看起来非常稳定。  我已经订购了几款新的运算放大器来试用、希望能够解决问题、不过我也很想知道根本原因。   我没有尝试过纯阻性负载、但我尝试过与 R1032并联的各种小电容器(没有尝试 R1034)、 这些测试似乎只是使我的误差更大。

    谢谢、

    道格

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    您好、Douglas、

     这可能是由于 OPA2188偏置电流随共模电压变化而变化的结果(数据表图 7)。 OPA2188是一款斩波运算放大器、输入偏置电流 确实会出现周期性开关瞬态。 当偏置电流流经高值电路电阻器时、它们实际上可以转换为电压偏移。

    我们通常建议在斩波放大器中应用的电阻器不超过10千欧、并且更喜欢使用更低的值。 如果您可以尝试将 R1031至 R1034电阻重新分频为该值的1/10、然后重新测试、您可能会发现观察到的非线性度会提高。

    查看是否为斩波器/偏置电流影响的另一种可能方法是将 OPA2188替换为非斩波 器、例如 OPA2192/OPA2197、并查看电路性能是否达到预期。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    Thomas、您好、 感谢您的回复。   我没有提及我曾尝试使用1K/2K 组合在某个点上更改我的值、但仍然有相同的问题。   我只是订购了 OPA4196、因为它有库存、我不相信它有斩波电路。   希望这将会清除问题。  

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    您好、Douglas、

    25千欧可能仍然过高。 实际上、当您准备好 OPA4196并对其进行测试时、我们非常希望看到您获得的结果。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    我可能会误解、您希望所有电阻器都低于10K。    我还将尝试一下这一点以及新的运算放大器。   再次感谢您的支持。  我将确保报告我的结果

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    我尝试使用的 r 值为365欧姆和9.09K 欧姆、但仍然遇到了与较高电阻值电阻器相同的问题。   然后、我使用较低值的电阻器和原始值的电阻器尝试了 OPA4196、这确实解决了我看到的问题。   除了 OPA4196、我还尝试了另一个没有斩波输入的运算放大器、它也适用于我。   感谢所有的支持！

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    TI__Guru**** 1640390 points
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    您好、Douglas、

    [引用 userid="543181" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1169253/opa4188-op-amp-gain-error-at-specific-input-voltage-range/4398886 #4398886"]我应该澄清一下 、分流电阻器非常接近运算放大器、分流器的输出距离更长、然后它们实际上在不同的电路板上短接在一起。

    当我说分流器必须靠近 OPAMP 时、我实际上意味着每个单信号路径中 OPA4188的一部分斩波输入偏置电流必须靠近 OPAMP。 这意味着所有反馈组件、包括端子"VIN"和"VOUT"。 如果需要离开端子"VIN"和/或"VOUT"的任何布线、则斩波运算放大器不太适合。

    您可以尝试通过在诸如"C864"的分流器的每个端子和信号接地之间添加滤波器电容器来为斩波输入偏置电流到信号接地提供一条路径。 但这仅在它们靠近 OPA4188时才有效(如果完全如此)。  

    请记住、只有在电路非常紧凑时、斩波运算放大器才能正常工作。 如果输入端涉及任何布线、斩波运算放大器不是一个好选择。

    Kai