[参考译文] OPA1612：多个 OPA1612和39的电源要求注意事项以及不同的应用

您好 Bill、

静态电流表示运算放大器自身消耗的电流、无论采用何种配置、静态电流都应保持相当一致。 它不包括运算放大器的电流输出、因此如果输出端有负载、也需要考虑该负载电流。 假设每个运算放大器的负载相当轻、并且采用单个15V 电源或分离式±15V 电源、则每个运算放大器的最大输出电流为~1.5mA (15V 至~10kΩ 10kΩ μ A)、或每个 OPA1612 (因为它是双运算放大器)的最大输出电流为3mA。 将静态电流和估算输出电流相结合、您需要根据 OPA1612大约10mA、即总共380mA。 为避免设计过程中出现的最小问题、我计划使用能够提供500mA 或更高电流的稳压器。

关于单电源和双电源、运算放大器本身不应存在性能差异-它知道的是、它的电源引脚之间存在15V 的差异、这完全符合其建议的工作条件。

使用单电源时、请小心并确保您不会违反运算放大器的输入共模限制、同时确保运算放大器的输出在足够高的直流电平下空闲、以提供您所需的输出摆幅而不发生削波。 对于 OPA1612、为了获得良好的性能、应将输入共模与 V+或 V-电源轨保持至少2V 的距离、并使输出电压与任一电源轨保持至少0.6V 的距离。 超过这些条件之一将导致削波或增加失真。  

使用单电源的缺点是、保持电路适当偏置将需要交流耦合、并在同相增益应用中引入一些挑战、因为反馈网络必须连接到1/2 Vs (以及低阻抗1/2 Vs 基准)或交流耦合、 这可能需要相当大的电容来保持低频性能。

使用双电源配置可以简化这一过程、因为您的运算放大器可以在接地时(接近两个电源的中间)空闲、并且接地连接通常从低阻抗开始、因此您不必担心创建驱动的中间电源基准。

我怀疑您的电源滤波将会过大、这样大的电感和电容可能会对电源开通时间和浪涌电流产生一些意外的副作用。 您可能还需要仔细检查电感器的额定电流、以确保它能够支持运算放大器所需的500mA+电源电流。

如果您使用双电源配置、您不仅将受益于 LDO 的 PSRR (在线路频率下、负载条件下的 PSRR 大约为40dB)、还将受益于运算放大器的 PSRR、在整个音频频带中、PSRR 应该为60dB 或更高。 在较高频率下、LDO 和运算放大器的 PSRR 确实会下降、但去耦电容器应有助于降低电源线路上的高频噪声、从而减少这一问题。

您好 Bill、

我同意 Alexander 的看法、使用双电源电压有许多优势。 音频信号是指交流信号在基准电压上下正负移动。 在单电源电压下、该基准电压必须由分压器帮助从电源电压生成。 然后、必须对该基准电压进行低通滤波、以避免电源电压噪声直接耦合到信号链中。 这在每个运算放大器中都有！ 这意味着在秒范围内有大量的额外组件、巨大的电解电容器和时间常数。 我始终尽可能避免使用单电源电压。 使用双电源电压更容易。

具有巨大电感器和电容器的电源单元构成了一个 LC-hum 滤波器、这已成为过去。 当电压稳压器芯片不可用以及管路和早期晶体管电路具有糟糕的电源抑制比(PSRR)时、这种方法非常有用。 今天，这种情况发生了非常明显的变化！ 现代稳压器提供出色的噪声抑制和纹波抑制、而现代运算放大器具有绝对出色的电源抑制性能。 因此、不再需要使用大型电源变压器和巨大的存储电容或使用 hum-lc-filter。

因此、作为稳压器下方的一个小工具、我建议您使用 LM317。 这是一个非常棒的稳压器！ 它绝对稳定、您几乎可以利用它执行所有操作。 不过、请使用适当的散热器。 要生成双电源电压、可以使用另一个 LM317。 当您有两个电隔离式电源变压器输出绕组时、可以执行此操作。 否则、您可以使用 LM337来产生负电源电压。 请注意、负电压稳压器在稳定性方面更具关键性。 但与现代 LDO 相比、LM337更具宽容感。 请遵循数据表中给出的建议、这样就可以了。

我很喜欢在运算放大器的电源线中使用 RC 滤波器。 即使只有非常"轻"的低通滤波也会非常有用。 但对于大多数电路、从每个电源引脚到 GND 的100N 电容就足够了。

对于您的4路有源分频器、我建议使用4阶 Linkwitz-Riley 滤波器。 在网络上有大量有关此问题的材料。

您可能会发现这些线程很有用：

e2e.ti.com/.../683879

e2e.ti.com/.../691163

你知道“上帝”罗德·埃利奥特?

sound.whsites.net/.../vi-regulators.html

sound.whsites.net/articles.htm

祝你好运！！ :-)

Kai

您好 Kai、

感谢您在我的大脑中发出蜂鸣声并使我的大脑超载。 开个玩笑而已。 我阅读了您给我的主题链接。 信息很好。 我被埋入了很多 TI 链接中、这并不有趣。 我在80年代获得了物理学和应用数学理学学士学位。 我还记得这次的爆炸和脑部过载的错误。 这开始使我"回忆"美好的美好时光。 哈！

我会将您的稳压器建议添加到我的列表中。 我将把它们与我当前感兴趣的 TPS7A33和 TPS7147进行比较。 我拥有的变压器是 Antek、Inc.的 A-0518。 我已经辞职了、将双次级绕组视为一种用于制造双轨电源的中心抽头配置。 我对今天的稳压器有多好感到惊讶。 是的、与我在攻读学位时熟悉的世界相比、我现在是当今技术先进的恐龙。 即使那时，布鲁托仍然被认为是一个星球！ 因此、我想在电源中使用 LC 滤波器并不奇怪。 我希望这让亚历克斯和你笑了。 如果没有别的东西，我会很好的！

我想了解您为什么要添加一个电阻器来为电源制作 RC 滤波器。 现在、当通过仅使用100N 电容器来查看规格时、似乎没有必要。 我记得、电容器不会增加噪声、但电阻肯定会增加噪声。 从设计的角度来看、如果可以支持额外的电流、那么给定的设计似乎最好使用尽可能最低的电阻(在尝试将手头的应用噪声保持在最小值时)。 我已经开始做的一些设计注意事项总是涉及到折衷。 因此、我必须评估在低 RC 滤波器配置中使用电阻器的优缺点。 有趣。

我肯定会使用四阶 Linkwitz-Riley 滤波器。 因此、我决定使用 OPA1612串联两个巴特沃斯滤波器、从而为我提供四阶 Linkwitz-Riley 滤波器。 是的、Rod Elliot 是我喜欢使用的可靠来源。 他已经为我提供了很多关于我希望实现的设计目标的见解。

这是我一直在思考的问题、回到判断电路中每个运算放大器的电流使用情况。 增益与功率要求是否更多地是线性函数？ 换言之、了解静态功率需求后、是否有一个数学公式(精度相当高)用于确定(在相当高的范围内)支持高于静态状态的运算放大器所需的功率？ 本能告诉我、运算放大器可能是相当线性的、直到热量成为更大的问题。 这就是我在第一个主题中提出问题的最初原因。 Alex 给了我一个球公园的数字来工作、但我想学习答案中的数学和物理部分。 当他说"无论配置如何、都相当稳定"时、我有点困惑。 我一直在思考能源问题。 当处理电阻时、随着负载需求的增加、热量成为等式的一部分。

我希望 Alex 通过"配置"澄清他的意思。 设计配置？ 现在、我将增益与能量相等。 是这样吗？ 我是否要计算运算放大器输出端的实际负载？ 那么、如果您有10个串联的运算放大器、每个放大器的增益为5、那么我如何确定第一个运算放大器的负载、从而确定该运算放大器的实际电流要求？ 我们是否更多地关注耦合负载？ 非常困惑。 仍在努力寻找帮助我打破精神障碍的联系。 任何指向我的已知链接都将非常有用。

我不想在这个阶段使用设计工具、因为我在这个早期阶段尝试创建更多的"理解"基础。

再次感谢您的帮助、Kai。 我很感谢。

Bill

您好 Kai、

啊啊。   "我开始看到了、"盲人说。  对我来说、显而易见的是我对运算放大器的误解。  我将深入了解他们的各种设计用途和基本理论。  我必须将大脑重新接线、以专注于运算放大器的频率/电压方面。  一旦我专注于建立学习和理解基础、就应该有更多的事情发生。  亚历克斯和你所说的其他一切对我来说都是最有意义的。  

我要做的是在这里休息一下、以免浪费任何人的时间来解决这些基本问题。  我必须对我的目的进行研究、以便提高自己的水平、从而提出更多"相关"的问题。  因此、我需要先弄清一些当前情况、然后再尝试进一步。

我非常感谢您花时间来达到我的水平、以帮助我了解我的理解错误。  对我来说、学习过程中最有效的方法是"走楼梯"方法。  向上一步、然后保持在该水平、直到我准备好进行下一个步骤、等等。  

祝你和 Alex 度过一个愉快的圣诞节和新年快乐！  我将期待明年某个时候构建我的第一个原型、并充分了解我为何选择设计中的每个元件、包括良好的基础接地层和电路技术。

Bill   

您好 Bill、

如果我可能会听到提示、我们 的 TI 高精度实验室-运算放大 器培训系列是提升您的运算放大器专业知识的出色(免费)资源。 音频设计关注多个主题、例如带宽和低失真设计部分。

此致、

Ian Williams
应用工程师/SPICE 模型开发人员
精密放大器

尊敬的 Ian：

是的！  迄今为止、我已经收到多封 TI 电子邮件、鼓励我查看 TI 提供的各种免费信息。  到目前为止我已经阅读了大量信息，这是令人惊叹的！  因此、我将花大量时间浏览这些信息、并尽可能多地吸收这些信息。  我已经去过当地图书馆一次，但需要去当地大学图书馆查找我需要的书籍。  我还发现了一些也是事实和可靠的地点。  这个论坛是一个真正的唤醒呼吁。  现在、如果我要在我的设计愿望中取得任何成功、我可以更好地了解我当前所处的位置以及我需要达到的位置。   

首先、我将介绍一些有关构建4路有源分频器、一些缓冲器和一些参数均衡器的简单运算放大器设计配置。  但是、即使采用这样简单的设计、从各个方向都有如此多的事情会对我造成影响。  换言之、需要考虑和思考很多因素、尤其是在决定我最重要的设计目标时。   同样、我必须首先学习如何爬网。  非常感谢 Alex 和 Kai 花时间帮助我走上正确的道路。

我可以简单地"模仿"别人做的设计、但这会带来所有乐趣。  这只是懒惰、无聊和欺骗。  我想学习如何设计和做我自己的事情、对我能够完成的工作感到高兴和自豪、无论我在完成线的过程中犯了多少错误。  这只是我。  这是在我的血液中。

您也有一个很棒的假日季。  )

Bill  

您好 Bill、

圣诞节快乐，新年快乐！

Kai