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[参考译文] OPA4188:输出失真

Guru**** 1812430 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA4188, OPA188, TINA-TI, OPA4192, OPA2189, OPA189, OPA4170, OPA4191, OPA191, OPA170
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/671100/opa4188-output-distortion

器件型号:OPA4188
主题中讨论的其他器件: OPA188TINA-TIOPA4192OPA2189OPA189OPA4170OPA4191OPA191OPA170

您好!

我已经设计了一个使用 OPA4188的输入信号调节电路、如下图所示:

输入信号是振幅范围为0至14Vpp 且频率范围为1.5kHz 至10kHz 的正弦波。

我使用 LTSpice 仿真了电路、并按预期执行。 但是、当我实施电路并对其进行测试时、我发现它呈现输出失真、如下图所示:

上图显示了输入频率为10kHz 时的结果。 但是、这种失真在低至3kHz 的频率下存在。 对于较低的频率、电路不会出现这种失真。 我已在 OPA4188的每个通道、不同的电路板和不同的 OPA4188上重复此测试。 它们都提出了同样的问题。

我在论坛上看到过类似的问题(如 OPA4188:奇怪的正弦失真和 OPA188:TI 高精度实验室 EVM OPA188输出失真),但没有一个问题得出结论。

是否有人对这些其他问题得出结论? 导致这种失真的原因是什么?如何避免这种失真?

此致、

Filipe

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    您好 Filipe、

    将仿真中的振幅和频率提高一点、TINA-TI 将清楚地向您显示可见的输出失真!

    µsec 20µs 2MHz 的单位增益带宽、0.8V/μ s 的压摆率和糟糕的1 μ s 的稳定时间、您不应期望运算放大器具有完美的大信号性能...

    Kai
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    您好 Filipe、

    这种失真似乎是 OPA188中的压摆升压电路与电路中使用的高输入和反馈电阻之间的相互作用。 实验中的测试表明、将反馈和输入电阻降低到大约15k 可显著降低失真的严重程度。  

    另一种选择是替换这里的另一个运算放大器。 虽然 OPA189未提供四通道版本、但在该应用中不会表现出相同的失真。 双通道版本 OPA2189目前处于预发布状态、我们预计将在4月下旬提供样片。 如果传统的非斩波运算放大器可用于您的应用、您可以考虑将 OPA4192用作替代产品。  

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    Alex、

    感谢您的回复。

    我怀疑它与 OPA188的输出级和高电阻有关。 但是、由于该电路与传感器相连的特性、需要这种高输入电阻。 因此、我认为我必须更改运算放大器。

    我已经在该项目的其他电路中使用 OPA4192、但它的电源电流消耗要高得多、这使得我在该电路中使用 OPA4188。 我还在使用 OPA4170。 您是否知道 OPA4170是否具有与 OPA4188相同的输出级? 如果不是、我将尝试为 OPA4170替换 OPA4188、因为它的电流消耗是 OPA4192的10倍。

    此致、

    Filipe

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    尊敬的 Kai:

    输入信号限制为10kHz。 我已经使用另一个运算放大器测试了同一电路、该运算放大器具有785kHz 的单位增益带宽、0.4V/uSec 的压摆率、并且运行良好、没有任何失真。
    失真似乎与 OPA4188的输出级有关、正如 Alex 在下面回答的那样。
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    您好、Felipe、

    是的、Alex 是对的。 如果输入和反馈电阻器减小、则失真会降低。

    Kai
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    您好 Filipe、

    OPA4170应该正常。 您可能还需要了解 OPA4191、它是 OPA4192的低功耗版本。

    这可能不是输出级问题。 压摆升压电路通常添加到运算放大器的输入级、以改善较低带宽运算放大器的阶跃恢复-当运算放大器的输入开始分离时、压摆升压电路会打开以提高输入级的压摆率、 然后在输入再次聚集时关闭。 OPA191数据表中的图51显示了压摆升压运算放大器的典型方框图。  

     

    在这种情况下、较大的反馈电阻器与运算放大器的输入电容可能会导致转换升压开始上升所需的足够延迟。 由于稳定性较低(同样是大电阻器和寄生电容造成的)、这可能会被夸大。 实际上、我建议添加与 R228和 R223并联的22nF 电容器、以提高电路的稳定性。

    我已附上了两个有关建议修改的 TINA-TI 仿真。 一个对电路的总体传递函数进行建模、而另一个对稳定性检查进行建模。 我在该仿真中使用了 OPA191宏模型、但如果您想使用 OPA170宏模型进行测试、您可以替换该模型。  

    我们还有一个关于稳定性 的 TI 高精度实验室系列、其中的第一部分可在此处找到。 本系列详细介绍了如何在仿真中研究可能的稳定性问题。  

    TINA-TI 文件:  

    传输功能

    稳定性分析

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    Alex、

    我刚刚测试了将 OPA4188替换为 OPA4170的电路。 它按预期运行、没有任何失真。 我在输入频率高达40kHz (比实际输入最大值高4倍)的情况下对其进行了测试、但未出现任何失真。 我只需检查 OPA4170的较高 Vos 是否会成为问题。 如果是、OPA4191可能是最佳选择。

    感谢您提供仿真文件和 TI 高精度实验室系列的链接。 我将使用它们来验证最终电路的稳定性。

    此致、

    Filipe

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