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[参考译文] THS4631：在简单的积分器电路中应用 THS4631时出现问题

admin
Guru**** 2778685 points

Other Parts Discussed in Thread: THS4631, OPA860, OPA615, LM7171

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/730327/ths4631-problems-when-applying-ths4631-in-a-simple-integrator-circuit

器件型号：THS4631
主题中讨论的其他器件： OPA860、 OPA615、 LM7171

尊敬的 TI 专家：

我设计了一个使用基于 THS4631的积分器的 PCB。 电路如图1所示。 4631的电源为+16V 和-12V、反馈电容器 C2为20pF、R1为499欧姆。

我的目标很明确，那就是通过更改 VG1 (“+”端子电压)来控制输出电压的斜率。 斜率可通过 dVout/dt = VG1/(R1*C2)表示。

我执行一个测试、其中 VG1从-1V 跃升至+5V。 波形如图2所示，其中蓝色波形为 VG1，红色波形为运算放大器“-”端子处的电压，绿色波形为输出电压 Vout。 如您所见，在 VG1达到+5V 后，“-”端子和输出电压需要30ns 才能缓慢达到目标：“-”端子电压可在一个值上稳定，Vout 以恒定的梯度上升。 我有2个问题。

  1. 为什么反应如此缓慢？ 30ns 对于 THS4631来说有点长、其增益带宽积为210MHz。 为什么“-”端子电压约为 VG1的80%？这种较大的差异可能会导致斜率控制误差。
  2. 是否有任何方法可以缩短响应时间(此处为30ns)并消除或预测 THS4631两个输入节点之间的电压差？

 

图1.

图2.

此致

亚涛

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    TI__Guru**** 2778685 points
    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。
    Yatao 您好、

    这是压摆率问题。 µs 900V/μ s 的压摆率、30V 输出阶跃需要33ns。

    Kai
  • 0
    TI__Guru**** 2778685 points
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    尊敬的 Kai：
    但图2中的 Vout (绿色波形)在30ns 内仅上升16V、而不是如您所说的30V。

    为什么在此应用中运算放大器的"-"节点电压 始终低于"+"节点电压、并且它们的差值不小(-电压为20%甚至40%)。

    您可以在我的帖子中询问我的第二个问题吗？

    此致
    亚涛

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    TI__Guru**** 2778685 points
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    Yatao 您好、

    压摆率将小于900V/us、因为这是10V 阶跃的压摆率。 请注意、对于2V 阶跃、压摆率仅为550V/us。 运算放大器输入节点之间的差异是由于压摆率限制、在数学上非常可预测。 这是因为输出摆幅不够快、无法维持虚拟短路理想运算放大器假设。 为了缩短此转换时间、您必须找到具有更高转换率的放大器。

    此致、

    肖恩
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    TI__Guru**** 2778685 points
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    Yatao 您好、

    可以使用 OPA860或 OPA615中的金刚石晶体管构建快速积分器。 您可能希望查看此主题：

    e2e.ti.com/.../718099

    Kai
  • 0
    TI__Guru**** 2778685 points
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    您好 Sean、
    我现在知道"-"节点电压的大延迟是由压摆率限制造成的。 压摆率越大、延迟越小。
    但是、您说 THS4631的输入节点之间的差异非常可预测、这让我感到困惑。 由于积分器电路的 R 499欧姆、CF 20pF、因此501.002V/us 的压摆率可能会造成虚拟短路、因此 THS4631应该很容易实现这种压摆率。

    然后、我尝试两件事。

    在 TINA 仿真中、我使用 TI 最大的压摆率电压反馈运算放大器 LM7171替换 THS4631、LM7171输入节点之间的差异仍然很明显。  

    2.我降低了"+"节点输入电压。 通过仿真、我发现当"+"节点电压降低时、"-"电压也会降低、并且仍然约为+节点电压的60%至80%、并且永远不会达到虚拟短路。

    我看到、当输入差值下降时、运算放大器的压摆率也会降低。 因此、在我的高输出斜率应用中、输入将始终存在很大的差异。

    您能否向我展示如何计算差异或如何消除差异？

    此致
    亚涛

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    TI__Guru**** 2778685 points
    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。

    Yatao 您好、

    请参阅以下电路仿真：

    请注意、C1上的压摆率和 THS4631输出的压摆率是不同的。 µs 计算出 C1上的压摆率为16.63V/37.2ns = 447V/μ s。 这使电流 µs C1 20pF x 447V/μ s = 8.94mA。 这会导致 R2上的电压降为8.94mA x 499R = 4.46V：

    e2e.ti.com/.../yatao.TSC

    Kai

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    TI__Guru**** 2778685 points
    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。

    尊敬的 Kai：
    您是对的、您提供的波形是正确的。

    在第一个波形中、光标 a 和光标 b 之间的 Vout 和 VF1的斜率等于。 在示波器之外、它们的斜率不同。


    但我想我还没有说明自己。
    通过仿真得到输入差分电压。 不过、我想知道如何仅通过 THS4631的数据表而不是通过仿真或实验来计算理论上的差分电压？
    2.是否有显示输入差分电压与 THS4631的输出电压斜率之间关系的图或表达式？ 如下图所示、请注意 THS4631的最大压摆率为1000V/us。



    此致
    亚涛