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[参考译文] OPA192:穿越频率计算。

Guru**** 2914580 points

Other Parts Discussed in Thread: OPA192, OPA172

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https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/687042/opa192-cross-over-frequency-calculation

器件型号:OPA192
主题中讨论的其他器件: OPA172

大家好、团队、

我的客户使用 OPA192作为电流感应放大器、CS 电阻为0.167m Ω、根据他们的原理图、穿越频率是如何的? 以及如何计算? 由于 CS 电阻太小、因此很难进行实际测试、您能告诉我们如何计算 FCO 吗?

谢谢。

Martin

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    尊敬的 Martin:

    低通转角频率约为90kHz:

    请注意、C411可能会使 OPA192不稳定! 我要将其删除。

    Kai

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    您好 Kai、

    正如您提到的、C411可能会变得不稳定、为什么您有 C4 4.7nF? 您是否通过 C4得出了环路增益图? 您能告诉我们为什么?

    如果建议移除 C411、那么它们是否可以在输入(+/-)至 GND 上放置4.7nF 电容来滤除纹波和噪声? 如果可以、它会如何影响 FCO? 您能不能通过输入(+/-)上的旁路电容4.7nF 得出环路增益来接地吗?

    谢谢。

    Martin

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    尊敬的 Martin:

    在仿真中使用了理想的运算放大器。 仅用于模拟低通滤波器产生的频率响应。 它不显示 OPA192的实际性能!

    如果我有时间、我将仿真 OPA192。。。

    Kai

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    尊敬的 Martin:

    什么与分流电阻串联?

    Kai
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    尊敬的 Kai:
    好的、我知道仿真中只使用了理想的运算放大器、这不是问题。 他们只想了解添加输入 RC 滤波器后 FCO 如何变化。
    客户希望能尽快得到解答、请在今天之前帮我们进行仿真、
    谢谢。
    Martin
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    尊敬的 Kai:
    正如我在第一篇文章中提到的、CS 电阻为0.167 m Ω。

    Martin
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    尊敬的 Martin:

    在下面的中、您将看到您的电路的频率响应和瞬态响应:

    它是通过15ADC 仿真的分流器的电流信号、由幅值为10A 的1kHz 方波叠加。 低通滤波的转角频率约为40kHz。 频率响应显示谐振、而瞬态响应显示严重振铃。

    省略 C4=4n7会产生以下仿真:

    低通滤波的转角频率现在约为34kHz、瞬态响应几乎没有振铃。

    Kai

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    尊敬的 Martin:

    如 Kai 所示、低通截止频率约为90kHz。 您可以在下面的 TINA 屏幕截图中看到滤波器响应。 屏幕截图中提供了电路传递函数。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    尊敬的 Kai:

    您似乎没有明白我的观点、请再次查看我的以下问题:

    1.我对您的仿真感到困惑、最初您的仿真 FCO 为89KHz、但为什么您的第二个仿真 FCO 为30kHz~40KHz? 为什么它们不同? 哪一项是正确的?

    2.为了清除运算放大器输入(+/-)上的纹波噪声、需要额外的 RC 滤波器、 但是、正如您提到的、由于 稳定性问题、不建议在输入(+)和输入(-)之间连接一个电容(4.7nF)、因此、它们是否可以将这个旁路电容(4.7nF)放置在输入(+和-)与 GND 之间? 请帮助进行仿真、以查看基于此设置的 FCO 数据。

    谢谢。

    Martin

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    尊敬的 Martin:

    首先、我应该澄清一点:我不是 TI 的员工、我在这里所做的所有贡献都是为了获得乐趣。 所以、请不要对我提出任何要求...

    这两个仿真都不同、因为第一次仿真是使用理想的运算放大器进行的、该运算放大器没有带宽限制和有限开环增益。 我已经说过这个。 Thomas 还对理想运算放大器的频率响应进行了仿真。 我的第二个仿真是使用实际的 OPA192完成的。 再次查看我的仿真中的原理图、您将发现运算放大器的符号不同。 具有有限带宽的 OPA192进一步降低了频率响应。 因此、转角频率不再是90kHz、而是仅40kHz。

    第二点:您从未指定此处的问题是什么噪声以及如何完成滤波。 是共模噪声还是差模噪声? 您没有说明与分流器串联的负载类型。 此外、您从未指定需要低通滤波的转角频率。 不可以、它们不能仅仅简单地将输入电容器放置到 GND、因为这会在反馈环路中引入相位滞后、从而进一步降低稳定性、从而削弱 OPAMP 的相位裕度。

    Kai

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    尊敬的 Martin:

    Kai 第二次仿真具有较低截止频率的原因是 OPA192开环增益(AOL)在电路的增益与频率响应中出现滚降。 理想运算放大器不会表现 出引入 此效应的极点。  它仅用于获得理想的传递函数。 OPA192响应会将第二个极点添加到总体响应中、 仿真显示、相对于理想运算放大器获得的一阶下降(20dB/十倍频)、下降已增加到二阶下降(40dB/十倍频)。

    如果修改了输入滤波器配置、使4.7nF 从 OPA172输入端移到每个输入端到接地端每4.7nF、则反相输入端仍将具有连接到接地端的大电容。 可能仍然存在稳定性问题。 此外、滤波器从差分滤波器变为差分/共模组合、这可能有助于解决噪声问题、也可能不会帮助解决噪声问题。

     有一种方法可以设计一个输入滤波器、使大电容远离运算放大器输入。 即将 每个输入电阻器拆分为两个、 并 在每组电阻器满足要求的地方连接电容器。 我在下面展示了一个相关示例;但是、它确实改变了传递函数、在设计电路时需要考虑这一点。

    请注意、在这种理想的运算放大器情况下、反馈环路和同相输入中存在与输入网络和网络相关的极点。 这会导致二阶滚降(40dB/十倍频)。 必须确定这些组件以满足整个电路的特定截止和滚降要求。

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程

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    尊敬的 Martin:

    您是否已收到此 OPA192 E2E 咨询所需的所有信息? 如果是、请关闭此查询。

    此致、Thomas
    精密放大器应用工程
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    尊敬的 Thomas:
    如果客户不希望对 PCB 布局进行任何更改(例如将每个输入电阻器拆分为两个)、那么您建议进行何种设计更改来解决不稳定的问题?
    顺便说一下、您能否与我共享仿真文件?
    谢谢。
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    尊敬的 Martin:

    如果无法更改 PC 板以适应分离输入电阻器和电容器、则必须使用现有的元件空间。 一个可能的选择是移除 OPA192输入上的4.7nF 电容器、并使用反馈电容器(C417)和同相接地(C415)上的电容器来设置低通-3dB 截止频率。 这只会导致一阶低通(-20dB/十倍频)、但是如果截止频率可被设定为足够低以减少较高频率噪声、性能也许是可以接受的。

    我在下面展示了为1kHz 截止频率设置的 OPA192示例。 截止频率由以下公式确定:

    C415电容器设置为与 C417相同的值。 在本示例中、电容器为884pF。

    我已附上 OPA192 TINA 文件供您使用。

    e2e.ti.com/.../OPA192_5F00_LP_5F00_filter_5F00_02.TSC

    此致、Thomas

    精密放大器应用工程