[参考译文] OPA858：直流偏移误差???

您好、Stewart、

您是否使用全新的运算放大器检查了电路？ 您是否在靠近运算放大器的位置安装了电源电压去耦电容器？

您是对的、不应在 OPA858的输出端观察到如此高的偏移电压。 您的电路是稳定的、我已经通过相位稳定性分析确认了这一点。 但是：当您将万用表直接连接到运算放大器的任何引脚时、可能会增加大量不必要的杂散电容和负载电容、从而使运算放大器立即开始振荡。 使用万用表、您将看到平均值(！) 该振荡的直流值看起来像一个巨大且无法解释的偏移电压。 因此、请勿使用万用表或示波器探针直接接触 OPAMP 的任何引脚。 首先插入一个50...100R 的隔离电阻器。

请记住、数字万用表(DVM)的输入电容可能为几 nF。

顺便说一下、什么连接到 OPAMP 的输出？ 任何电容负载？

Kai

尊敬的 Kai：

非常感谢您的快速回复和想法。

只是为了澄清(我可能应该在我最初的帖子中做些什么... )、我使用具有10个探针的500MHz Rigol 示波器看到了直流偏移。 好消息是，运算放大器在整个过程中都保持稳定(无振荡)。 因此、我仍然对为什么存在如此大的偏移感到困惑。

再次感谢大家的想法。

斯图尔特

尊敬的 Kai：

抱歉、我在完成之前按错了键... 运算放大器直接连接到比较器的输入端(没有其他电容器)。

我将向您介绍如何在测量中添加一些"直流电阻"、看看负载电容的降低是否会产生任何影响。

再次感谢您花时间观看。

斯图尔特

您好、Stewart、

另一个好主意是用一个新的运算放大器替换 OPAMP、然后再次检查。

Kai

尊敬的 Kai：

同样，非常感谢我本人在试图弄清所发生的事情时所进行的思考和思考。

我已经在采用此电路配置的几个电路板上实验了这个问题、所有电路板都显示了相同的偏移、相同或更小的程度。

我仍然不确定为什么会发生这种情况。

再次感谢、

斯图尔特

您好、Stewart、

您是否在 OPAMP 输出端的示波器上看到任何振荡？ 还是仅存在该不良的直流偏移？

Kai

尊敬的 Kai：

不、只是直流失调电压-放大器是稳定的并且不会振荡。

谢谢、

斯图尔特

您好、Stewart、

 您的计算结果似乎是对预期输出失调电压的良好估计。 您的输入信号是什么？它来自光电二极管吗？ 我提出的原因是、交流耦合电容器可能没有直流路径、这可能会导致放大器以奇怪的方式工作。 对于直流阻断 TIA、我们通常建议使用 直流伺服环路/自举 或使用具有环境光消除功能的集成 TIA。

谢谢、
Sima  

您好、Sima、

非常感谢您的注意和建议。

是的，光电二极管( TIA )也在上述级(激光雷达应用)前面使用 OPA858。

这是一种快速应用(~100MHz)，因此1nF 不会在不必要的条件下耦合任何信号，我期望上面的 R3 (50R)提供一条到 GND 的直流路径。 也许我错了，或者错过了一些东西...

我还在讨论添加一个慢速直流伺服环路以校正直流偏移的想法、但我仍然想了解 误差的 来源。

对于您对集成 TIA 的善意建议、您是否有任何建议？

与所有尝试帮助解决此问题的人一样、我非常感谢您抽出时间回答我的问题。

再次感谢、

斯图尔特

您好、Stewart、

另一个想法：您是否已将 OPA858的散热焊盘焊接到 VS-？

Kai

尊敬的 Kai：

再次感谢大家的思考。

我必须回去检查 PCB 布局，是的，我在芯片下面有一个焊接的散热焊盘，它被焊接并连接到引脚5 (-ve)。

我在之前的答复中忘记了，但我在 +ve 和-ve 电源上的芯片大约10毫米范围内有去耦电容器(100nF // 6u8)(所有这些电容器都连接到芯片下方的电源平面和接地平面)。

尽管如此，还是很好的考虑

再次感谢、

斯图尔特

您好、Stewart、

[引用 userid="552597" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1195812/opa858-dc-offset-errors/4509470 #4509470"]我在之前的回复中忘了提及，但我在 芯片的大约10mm 内有去耦电容器(100nF // 6u8)

我不想听起来很挑剔或很有阻抗，但距离 OPAMP 可能只有10毫米的距离。 10mm 覆铜线迹的有害电感约为10nH、在5.5GHz 时的阻抗约为350 Ω！ 这使得去耦电容器几乎无用。 去耦电容器必须安装在最靠近 OPAMP 的位置。 每毫米都很重要。

可能会发生的情况是、OPA858的输入级可能会振荡。 这在 OPAMP 的输出端可能不可见、但会导致电源电流增加以及不必要且无法解释的直流失调电压、由于电路的高增益、该失调电压看起来会是巨大的输出失调电压。

解补偿的5.5GHz OPAMP 至关重要、即使是最小的错误、也不能原谅。 输出、输入和电源电压引脚上涉及的所有铜迹线都必须尽可能短。 即使是由过长的覆铜线迹导致的最小电感或杂散电容也会导致奇怪的行为。

您可能会发现此主题对您有所帮助：

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1089964/opa855-q1-output-layout-instruction

Kai

尊敬的 Kai：

感谢您的思考(正如您所说的，不要担心自己是“挑剔的人或脚踏的人”，因为您认为这些设备是“高度受限制的”，需要小心对待)。

在我看到您的笔记后，我返回 PCB 并检查了尺寸，去耦电容器实际上比我记忆的要近得多(距离器件最近的大约为2.5mm)。

今天我有一个板要维修，所以在这个过程中会做更多的调查。

同样、去耦安排的想法很好、当然值得检查。

此致、

斯图尔特

注 也感谢引用的主题！

您好、Stewart、

 不、你是对的！ 我将其视为 TIA 而不是标准电压反馈放大器。 我切换了放大器的输入、这要归功于输入电阻器接地。  

 输入电流范围是多少？ 设置的同相增益+分流电阻器对话可能超出放大器的输入/输出范围。

  我们具有环境光消除(直流阻断)功能的集成式 TIA 是 LMH34400 (单通道)、LMH32404 (4通道)和 LMH32401 (单通道)。 这些器件应 适合您的带宽、具体取决于您的增益要求和输入电容(光电二极管)。  

谢谢、
Sima  

您好、Stewart、

如果问题仍然存在、我会将反馈电阻更改为数据表中应适用的值。 因此、我将选择 R4 = 75R 和 R5 = 453R 进行测试。 对于该测试、应移除 C3。 现在、电路应该能够真正工作。 如果不是、则会有其他事情发生。 探测时、不要忘记 OPA858输出端的隔离电阻。

如果电路与更改后的反馈电阻器配合使用、您可以逐步返回到最初所需的增益。 对反馈电阻器和反馈电容值进行一些权衡。 如果电路仅在增益降低的情况下工作、则可能需要连续使用两个运算放大器、并将增益均匀分配到这两个运算放大器上。

测试的另一个想法是保持反馈电阻器不变、仅移除 C3、或减小 C3。

您还可以将 OPA858的+输入短接至信号接地(最靠近 OPAMP)以进行直流测试。

换言之、对电路进行一些处理、以了解它并找出问题的原因。

顺便说一下、OPA858是否异常升温？ 电源电流如何？ 是增加了吗？ 测量电源电流的最佳方法是在电源电压线路中安装一个较小的串联电阻(靠近去耦电容器)并测量其上的压降。 该小电阻还可通过形成低通滤波器作为增强型电源电压去耦测量。 2R2和10R 之间的值应该起作用。

Kai

您好 Kai / Sima、

感谢您的以上介绍，很抱歉，我花了一段时间才回来(上星期我被转到了另一个项目)。

从你们的集体想法中汲取灵感、我想我现在理解了这个问题。

前端 TIA 产生的少量噪声似乎通过直流阻断电容器(原理图 snip 中的 C2)传递，虽然这应该不会对有问题的同相放大器产生直流偏置， 它似乎具有这种效果。 也许噪声在某种程度上是"彩色"/"渐近"并且/或者在 OPA858的输入级被"认证"：很难知道工作时的确切 mechnaisum。

我想我的两个可能的操作方法是：- 1)查看 OPA858的替代方案或2)在此级周围应用一个慢速直流校正伺服环路。

再次感谢双方花时间帮助解决这个问题：非常感谢。

您好 Kai / Sima、

感谢您的以上介绍，很抱歉，我花了一段时间才回来(上星期我被转到了另一个项目)。

从你们的集体想法中汲取灵感、我想我现在理解了这个问题。

前端 TIA 产生的少量噪声似乎通过直流阻断电容器(原理图 snip 中的 C2)传递，虽然这应该不会对有问题的同相放大器产生直流偏置， 它似乎具有这种效果。 也许噪声在某种程度上是"彩色"/"渐近"并且/或者在 OPA858的输入级被"认证"：很难知道工作时的确切 mechnaisum。

我想我的两个可能的操作方法是：- 1)查看 OPA858的替代方案或2)在此级周围应用一个慢速直流校正伺服环路。

再次感谢双方花时间帮助解决这个问题：非常感谢。

您好 Kai / Sima、

感谢您的以上介绍，很抱歉，我花了一段时间才回来(上星期我被转到了另一个项目)。

从你们的集体想法中汲取灵感、我想我现在理解了这个问题。

前端 TIA 产生的少量噪声似乎通过直流阻断电容器(原理图 snip 中的 C2)传递，虽然这应该不会对有问题的同相放大器产生直流偏置， 它似乎具有这种效果。 也许噪声在某种程度上是"彩色"/"渐近"并且/或者在 OPA858的输入级被"认证"：很难知道工作时的确切 mechnaisum。

我想我的两个可能的操作方法是：- 1)查看 OPA858的替代方案或2)在此级周围应用一个慢速直流校正伺服环路。

再次感谢双方花时间帮助解决这个问题：非常感谢。

您好、Stewart、

[引用 userid="552597" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1195812/opa858-dc-offset-errors/4524520 #4524520"]在此阶段应用慢速直流校正伺服环路。[/quot]

Hhm、如果导致这种巨大的直流偏移电压的问题更深、那么这样的直流伺服解决不了太多。 您可能会在其他地方遇到问题。

[引用 userid="552597" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1195812/opa858-dc-offset-errors/4524517 #4524517"]前端 TIA 产生的少量噪声将通过直流阻断电容器(原理图 snip 中的 C2)传递，尽管这应该不会对相关的同相放大器造成直流偏置， 它似乎具有这种效果。

可以轻松检查这一点：从 C2的左侧断开 TIA。 这会改变什么吗？

第二步、将 C2的左侧连接到信号接地。 这会改变什么吗？

第三步、断开 TIA 的电源。 这会改变什么吗？

请记住、TIA 可能会振荡。 还请记住、TIA 和"U2"可能会通过电源电压产生一些不必要的耦合。 在这种情况下、应增强电源电压去耦测量(每个运算放大器上的 π 型滤波器)。

另外两个提示：

1.用新的 C2取代 C2。 在测试过程中、它可能已损坏并可能泄漏。

2.在 R3的上侧(热侧)和"U2"的+input 之间插入一个隔离电阻器。 尝试22R 和220R 之间的不同值。 该隔离电阻器不仅可用作(或多或少较温和)低通滤波器、与"U2"的共模输入电容结合使用、还可抑制任何不需要的 LC 谐振、从而导致铜轨电感、内部键合线等 在我的设计中、我经常在 HF-OPAMP 的正输入端使用这样的隔离电阻器  

直接位于 TIA 输出端的50R 隔离电阻器也有助于抑制不必要的谐振。 在这种情况下、您可能需要稍微增大 R3、以避免对信号进行太大的分频。

分裂和征服！

Kai