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[参考译文] TINA/Spice/OPA333:将 OPA333替换为 OPA388

Guru**** 2577385 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, OPA333, OPA388, INA326, LM7705

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/755006/tina-spice-opa333-replacing-opa333-to-opa388

器件型号:OPA333
主题中讨论的其他器件:Tina-TIOPA388INA326LM7705

工具/软件:TINA-TI 或 Spice 模型

我的其中一个设计需要拉取 nA 范围内的电流。  
要求、
分辨率:25nA
精度:0.1%
范围:0至50uA
我选择了 TI 器件、并参考了 Arthur Kay 的经验证的低电平(5uA) V 至 I 转换器设计。
在此设计中、他使用了运算放大器 OPA333和 INA326并在 TINA-TI 中进行了仿真、并实现了低电流电平。 我还对该设计进行了仿真、能够实现 nA 电流电平、但我计划将该器件更改为 OPA388、因为存在电压偏移和漂移。  
我更改为 OPA388并进行了仿真、但无法获得结果、输出电流是非线性的。
如果我想使用 OPA388、请建议您还需要更改哪些内容。
image.png
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    Sivakumar、

    OPA388的 GBW 远高于 OPA333 10MHz 与350kHz、这可能导致更高的集成噪声-使用低通滤波器将带宽限制在相同的频率、以查看这是否会导致问题。  此外、OPA388的最大 IB 较高、可能会导致与偏移相关的误差较高。  如果您需要进一步的帮助、请单击下面显示的 INSERT 或 attached botton、并包含显示电源电压和所用所有组件值的电路原理图。

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    尊敬的 Marek:

    感谢您的回复。 我已经在截止频率为339KHz 的条件下对 OPA388设计进行了仿真、并根据所附表和原理图电路实现了结果。

    输出电流仅在9mV 输入上方呈线性、但我需要实现25nA 的最小值。 请建议其他需要更新的内容。
    输出电流相对于负载电阻发生变化、但我必须  使恒流源 e2e.ti.com/.../Current-Source_5F00_Schematic.TSCprovide 成为独立于负载电阻的恒流源。 请建议电路将此电路设为恒定电流源和恒定电流吸收器。

    谢谢、
    Sivakumar

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    Sivakumar、

    您看到的问题来自 OPA333和 INA326的输出摆幅限制-它们都可以在负电源轨的10mV 以内、但为了支持 您的25nA 要求、输出必须在2.5mV 以内-请参阅下面的内容。

    解决此问题的最简单的解决方案是使用负电荷泵(-0.23V) LM7705来偏置 OPA333和 INA326的负电源轨、如下所示。

    e2e.ti.com/.../Current-Source_5F00_Schematic-edited.TSC

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    尊敬的 Marek:

    感谢您的回复。 我已经仿真了恒定电流源和恒定电流阱方法。 本设计面临以下限制。
    最大输出电流:我的要求是输出电流应与负载电阻无关、输出电流范围为0-50uA。 例如、I FIXED 负载电阻为50kOhm、Rset 为10Kohm。
    最大负载电流 Iout_max = VS/(Rset+Rload)= 55uA
    25nA 的阶跃变化为2.5mV、因此我能够实现最大输出电流33uA。
    无论负载电阻是不是要实现增大的最大输出电流范围?
    (注意:负载电阻值不是固定的、其可变电阻负载)
    精度:需要实现0.1%的精度。 但仿真结果显示超过5%。 可能是实际 PCB 电流输出与仿真结果相比具有更高的精度。 但是、在继续 PCB 之前、我想对仿真中的电路进行微调。
    是要提高精度吗?
    3.我已准备好用于选择 DAC 和 ADC 的比较列表。 通过详细介绍模拟器件器件、我认为这些器件更适合、否则请为该应用推荐 TI 器件。 选择标准为:通信接口:I2C、通道:4、分辨率:最小16位、输入通道类型:单端

    e2e.ti.com/.../Source.TSC

    e2e.ti.com/.../Sink.TSC

    此致、

    Sivakumar

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    Sivakumar、

    凭借 Rload 和 Rset 电阻器的电流值以及3.3V 电源电压、电路仅能提供30uA 的最大输出电流、因为 Vout_OPA 节点不能获得高于3.3V 的电源-请参阅下文。

    要满足0至50uA 输出电流范围的一种方法是更改 Rset 和 Rload 电阻器的值-请参阅下面的。

    这会将0至2.5V 的输入电压转换为0至50uA 的输出电流-请参阅下面的内容。

    另一种方法是使电路保持不变、但电源电压增加至5.5V 除外-参见下文。

    这会将0至5V 的输入电压转换为0至50uA 的输出电流-请参阅下面的内容。

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    尊敬的 Marek:

    感谢您的回复和建议。 我只有3.3V 作为输入电源、我不希望开关模块进入电路板来对3.3V 进行升压转换、因为电路板中有精密模拟电路。 因此、我们计划将3.3V 单独用于所有操作。

    当我将 Rset 值更改为低于10千欧姆时、以增加最大电流输出、但电流输出的精度正在降低。 如何解决此问题?

    请参阅附加的灌电流电路、输出电流中存在非线性。 如何解决此问题?

    此致、

    Sivakumar

    e2e.ti.com/.../7215.sink.TSC

     

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    Sivakumar、

    输入和输出之间的离异转换因子为:VIN/Iout=2.5V/25uA=100k、但 OPA388的 Vos 和 INA326的 Vos 始终会导致误差。  因此、为了获得精确的转换因子、您必须如下面的仿真所示校准系统:

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    尊敬的 Marek:

    如果我将 Rset 值增大到大约100K Ω、输出电流范围将减小。 但我必须提供高达50uA 的电流范围。

    最初、我不想在我的设计中使用开关模块(升压转换器)、但现在我强制使用此模块。

    请为该设计推荐最佳的升压转换器、以及在使用升压转换器(3.3V 至5V)时如何在分辨率和精度方面抑制损耗。

    此致、

    Sivakumar

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    Sivakumar、

    您不需要增加 Rset 值-将其保留为10k。  输入和输出之间的100k 转换因子来自10k 的 Rset 和 G=10的 INA326的组合。  如果您需要将电流范围提高到50uA、则无需增加电源电压。  您只需将 Rset 降低至5k (导致转换因子 Vin/Iout 为50k)、并将 Rload 替换为较短的值。  无需 Rload 电阻器、其50uA 电流下的大电阻值可防止 T1以线性方式( 50uA*88k=4.4V)运行–请参阅下文。

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    Sivakumar

    我们尚未收到您的回复、因此我们假设您的问题已得到解决。 如果不是,则发布另一个答复。

    谢谢
    Dennis
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    尊敬的 Marek:

    每次转换中都有1.47nA 的线性失调电流。 如何在硬件配置本身中消除该偏移电流。

    此致、

    Sivakumar