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[参考译文] TINA/Spice/INA133:为改进型 Howland 电流源执行稳定性分析的技巧

Guru**** 2587345 points
Other Parts Discussed in Thread: INA133, OPA192, TINA-TI, OPA548

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/739959/tina-spice-ina133-tips-to-carry-out-stability-analysis-for-improved-howland-current-source

主题中讨论的其他器件:INA133OPA192TINA-TIOPA548

我需要构建一个增益为100mA/V 且驱动能力为+-200mA 的 V -> I 转换电路。 频率要求不高、2kHz 带宽就足够了。 然而、此电路需要在宽范围的电阻和电感负载下运行。 电感范围为0至100mH、电阻为0.1R 至500R (请了解+-15V 电源轨将在较高电阻下限制电流)

我的交流分析有点问题、我一直在尝试通过 https://training.ti.com/ti-precision-labs-op-amps-stability-3中的指南 来计算相补角。

但是、我不太确定断开反馈环路的正确位置、尤其是 Howland 电流源也具有正反馈。

我已附加了我的 TINA 仿真。

e2e.ti.com/.../current-driver-circuit.TSC

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    休、

    由于您的问题集中在电路设计上、我将把您的问题转到精密论坛、
    该论坛由产品专家进行监控、他们将更有能力提供帮助。

    此致、
    John

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    您好、Hugh、

    瞬态分析显示以下结果:

    嗯、这看起来不是很稳定...

    e2e.ti.com/.../hugh.TSC

    Kai

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    我随附两个重要演示文稿供您学习。  "设计和应用电流源"包含有关改进型 Howland 电流泵的重要部分、尤其是在驱动电感负载时。 "Dual FB Beta_PLUS 和 Beta_MIN"提供了一种分析 Howland 环路稳定性的替代方法。  您尝试使用 INA133的方式并不是一个好主意。 将其替换为运算放大器,因为我们需要能够在运算放大器周围使用补偿。 通读附加的内容、重新构建您的概念电路并重新布置、我将帮助您提高稳定性。

    e2e.ti.com/.../8231.Design-and-Apps-Current-Sources.ppt

    e2e.ti.com/.../4048.Dual-FB-Beta_5F00_plus-and-Beta_5F00_minus-RevD.pptx

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    Kai、我知道它不是很稳定、并且查看了瞬态响应、但我不知道如何解决它。

    非常感谢 Tim、我认为该信息非常有用。

    我已切换到使用另一个 OPA192来闭合环路、而不是 INA133。

    然后、我浏览了参考材料、我只想确认我正确理解了补偿。

    电感性负载会有效地向环路增益图中添加一个极点、导致相位裕度降至45以下、从而导致过冲和/或不稳定。 通过将 RC 网络添加到运算放大器+端子、我们将添加一个额外的零点、以抵消来自电感负载的极点相移。 因此、为了确保稳定性、我需要在具有最低谐振频率的线圈频率附近插入零点。

    Ro 值之所以正确、是因为我们用来拆分东西的电压源是理想的、而 Ro 只是用来模拟运算放大器输出级的损耗。

    这听起来是否正确?

    添加了补偿后、我可以得到以下开环响应图。

    假设我现在已经正确地模拟了这种情况、则只有纯正案例位于可接受的边缘。

    瞬态响应看起来也更好、当驱动器级饱和时、恢复时间似乎会产生一些影响、但我怀疑我可以使用电阻器和级之间的一些间隔器来清除它。

    作为一个附带问题、可以通过任何方法使后处理曲线与步进参数配合使用、而不必对每个图进行大量手动清理。

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    您好、Hugh、

    打开 TINA-TI 后、点击"Analysis"选项卡。 然后单击"Select Control Object"。 用鼠标左键单击要单步执行的组件。 将打开一个窗口。 最后单击"Select..."按钮 并输入所需的参数设置。

    Kai
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    大家好、Hugh、

    顺便说一下、什么是反对在 Howland 电流源中使用 OPA548?

    e2e.ti.com/.../673984

    Kai
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    你好,起亚

    在我询问如何使用参数步进之前、我已经使用了该参数步进、以便我定义曲线是后处理、即如果我定义 AOL = VO (s)/Vbeta (s)并模拟单步执行、如果我启用参数步进、我的 VO (s)变为 VO (1)、 VO[2]等、额外的曲线出现错误。 我一直在用一种智能的方法来创建 AOL、并为我的每个参数步长创建1/B 曲线。

    我没有选择 OPA548、因为它具有较大的偏移电压(在我们的用例中会导致高达0.2mA 的偏移)。 我也不想将其用作缓冲器、因为我想避免处理额外的相移。 它比我在电路中使用的缓冲器更昂贵。

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    谢谢
    Dennis