This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] XTR111:使用 XTR111AIDRCT 进行设计

Guru**** 657500 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA197, XTR111, XTR300, XTR305, OPA192, OPA202, TMUX6219
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/1214997/xtr111-designing-with-xtr111aidrct

器件型号:XTR111
主题中讨论的其他器件: XTR300XTR305OPA192、OPA197、 OPA202、TMUX6219

团队、您好!
我计划将 XTR111AIDRCT 用于我们的一款产品、以便获得与传感器输出相对应的4-20mA 输出电流。
4-20mA 输出电流将馈送到连接器。
应向同一连接器提供0-10V 模拟输出电压。
GUI 可以决定输出连接器上的电压或电流输出。
当输出连接器需要模拟电压时、电流输出将被禁用。
我计划按如下方式设计电路。

分流电阻器(249欧姆)会将4-20mA 转换为0-10V。
由于 XTR111无法在 VIN 引脚上为0V 输入电压生成4mA 电流、因此我们计划通过 DAC 在 VIN 引脚上提供特定电压。
要获得0V 电压、电流必须为0mA。
如果 VIN 的输入电压为0V、输出电流将是多少?

期待您的答复。

  • 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 Shibin:

    由 XTR111器件导致的输出电流误差取决于电流偏移、IO、内部放大器输入失调电压 VOS 和 XTR111量程误差。  当 VIN=0V 时、量程误差不起显著作用、并且 XTR111误差主要由 IO 和 VOS 控制。  您还需要考虑由保护二极管等外部组件引起的任何泄漏、以及由生成施加到 XTR111的输入电压的源电路或 DAC 引起的任何误差。

     

    估算值(当 VIN=0且 启用了 XTR111输出时):

    - XTR111 IOS 电流偏移是25°C 时量程的0.02%(最大值),其中量程指定为25 mA。   ±、25°C 时 IOS 误差为25mA*0.02%=最大 μA 5 μ A。

    -在25°C 时、XTR111 VOS 输入失调电压为±1.5mV (最大值)。  电压偏移还会转换为输出电流误差、具体取决于 RSET 电阻器值。  kΩ、kΩ RSET 为2k Ω、电流输出由 IOUT = 10*(VIN/2 k Ω)关系给出。  ±、  当 kΩ RSET = 2 μ A 时、VOS =μA 1.5mV 的输入失调电压会在25°C 时产生~±7.5 μ V 的额外电流失调误差。  

      在本例中、   当 kΩ RSET =μA Ω 时、25°C 室温下的输出电流误差估计值约为5 μ A +±12.5μA μ A = 7.5μA μ A。  

    请注意、这个估算值未考虑到由于外部保护二极管而在硬件中出现的额外泄漏电流、或者 XTR111外部的额外电压偏移误差、例如、由于 DAC 产生输入电压而产生的误差。  此外、还需要考虑 IO 和 VOS 的温度漂移以及器件温度变化。

    当输出在 OD =高电平时被禁用时、XTR111典型漏电流为~1µA μ A。  该规格不包括由于外部保护二极管或电流输出模块硬件中的外部元件而导致的泄漏错误。

    谢谢。此致、

    路易斯

  • 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。

    团队、您好!
    下图所示为使用 XTR111的电流/电压输出电路设计。
    请分享您的评论。


    XTR111的 VIN 引脚通过缓冲器由0-5V DAC 输出驱动。
    2*mux 用于在电流输出和电压输出之间进行切换。




  • 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。

    您好,Shiblin:

    - XTR111是电流输出发送器。  在上面的多路复用器电路上、当选择 RLOAD = 249Ω Ω 时、产生的输出电压将随施加在多路复用器 U38输出端的任何额外负载阻抗或电阻而变化。  Ω 而言、XTR111将提供电流输出信号、由于电压未进行缓冲、因此输出电压将作为249 μ F 有效负载组合与多路复用器输出端的外部负载并联的函数发生变化。 这是设计目标函数吗?   

    XTR300和 XTR305是输出发送的器件/驱动器器件、可配置为相关的电流或电压输出模式。  XTR300和 XTR305共用同一个引脚分配。  下面是 XTR300和 XTRT305的几个参考设计:

    - XTR111输入信号是由采用双极 ±15V 电源供电的 OPA192产生的。  这可以 kΩ、但建议将 VIN 处的 R119更改为10k Ω、以在发生意外故障时保护 XTR111输入、如果发生意外故障、OPA192输出可能会产生可能损坏 XTR111 VIN 输入的负电压。

    -根据应用中的最大电源和最大输出电流要求,在封装和热特性中选择 P-FET 晶体管,以支持您的最大功率条件而不会过热。  请参阅下面的前一个 E2E 主题、其中讨论了外部 PFET 的选择和 PCB 布局上的出色散热器。

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1206545/xtr111-2evm-output-mosfet-selection?tisearch=e2e-sitesearch&keymatch=xtr111%252525252525252520current#

    谢谢。此致、

    路易斯  

  • 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。

    您好、Luis:
    感谢您的答复。
    如果我缓冲249Ω Ω 电阻器上产生的电压、多路复用器 U38输出端的负载电阻将不起作用。
    但是、由于我需要在同一端子上提供0-10V 模拟输出信号和4-20mA 信号(通过 GUI 选择)、因此用于缓冲器的运算放大器可能无法驱动电缆的高电容(根据有关 链路的讨论)。

     Mouser、DigiKey 或 TI store 中不提供 XTR300和 XTR305。

    我们是否有任何其他解决方案来获得0-10V 工业标准输出?

  • 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 Shibin:

    您可以在双反馈配置中使用 OPA192缓冲器。  在上面的电路中、在电压输出路径上、在下面的双反馈配置上、第二个输出多路复用器 U38之前添加 OPA192缓冲器。 此电路可稳定地驱动高达1µF μ F 的容性负载。

    谢谢。此致、

    路易斯  

    电路:

    Cload 范围为100pF 到1uF 时的稳定性分析:

  • 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 Shibin:

    您还可以针对+2V/V 的同相增益修改运算放大器电路  在这种情况下、您可以将0-5V DAC 输出直接馈入 OPA192 (或 OPA197电路)并生成0-10V 信号。

    有关0至+5V DAC 输入和 0至+10V 模拟输出信号、请参见以下电路。   该电路也很稳定、负载为1nF 时具有103度的相位裕度、负载为1uF 时具有115度的相位裕度。   我在下面的简化图中未在输出中包含多路复用器。  请记住、多路复用器的输出端需要钳位电路 TVS 二极管。

    谢谢。此致、

    路易斯

  • 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。

    您好、Luis:

    感谢您的答复。

    我能否使用  OPA202IDBVR 之类的运算放大器。

    此运算放大器 能够驱动高达25nF 的电容、如果使用 Riso、它还可驱动高达100nF 的电容。

    如果需要驱动1uF 的电容、我可以使用双反馈方法。

    或者我缺少什么吗?

    预计每米100pF 的有效电容、25nF 的电容驱动就足够了。

    此外、电缆上的任何电阻负载都将使用 Riso 形成分压器。

  • 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。
    此外,电缆上的任何电阻负载都将使用 Riso 形成分压器。

    否、Luis 电路的隔离电阻 R4位于反馈环路内、而其两端的压降由反馈补偿。

  • 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 Shibin:

    如果您希望使用 OPA202、此放大器适用于此应用。  双反馈配置具有一个优势,它消除了加载电路时 RISO 电阻器上的任何电压误差,换句话说,消除了由于 RISO 电阻器上的 I*R 压降而导致的电压输出误差。 因此、这对于该应用作为工业电压驱动器是一种很好的配置。  请记住、 始终需要根据特定运算放大器 GBW/Zo 规格和容性负载要求调整建议的双反馈配置/补偿元件。

    我看到您有另一个 E2E 主题讨论。  Kai 建议说、下面的电路非常稳定、相位裕度为96度、高达77nF。  它在100nF 时也相当稳定。  但是、在不调整电路的情况下、请确保将电容限制在小于100nF、因为当您在该电路中施加大于100nF 的容性负载时、会出现复杂的零点/极点会导致环路增益幅度和相位突变。

    如另一个主题中所述、 OPAx202电路在75nF 下非常稳定、超过了您的25nF 要求。  请将负载电容限制为<100nF。 该电路是适合您的应用的好建议。

    谢谢。此致、

    路易斯

  • 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。

    团队、您好!
    附加了使用 XTR111的模拟电压/电流输出原理图。
    请查看原理图并分享您的评论。


    1)。 在运行期间的某个时刻、运算放大器 U23 (OPA192ID)或 U40 (OPA202IDBVR)的输入可以悬空。
    运算放大器的输入端的悬空是否存在任何问题?
    现在、我将使用100K 的电阻器来防止运算放大器的输入引脚悬空。

    2)。 DAC 将生成0V 至5V 的电压。 我希望 TS5A4624DCKR 能够将这些低电压从输入切换到输出。
    请更正我的错误


  • 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。

    您好,Shiblin:

    TMUX6219由双极±15V 电源供电。  您需要为多路复用器输出添加保护、因为它暴露在外部连接器上。  在故障期间、多路复用器的输出可以承受  VSS-0.5V 至 VDD+0.5V 或 ±15.5V 的绝对最大/最小电压。  

    在 TMUX6219的输出端有一个双极 TVS 二极管 SMAJ40CA、它的击穿电压高于40V、不会保护多路复用器。  如果您的应用只需要支持0至+10V 的单极输出电压、请考虑将 TVS 二极管替换为 反向关断电压为12V 的单极 SMAJ12A、击穿电压为14.9V、钳位电压为19.9V。  另外、由于这是第一个暴露在外部连接器上的电路、请在连接到电源的多路复用器输出端添加肖特基二极管、并使用一个小型串联电阻器来限制流经肖特基二极管的电流。  此外、请在双极±15V 电源上添加 TVS 二极管、以确保它们在故障情况下保持电压。 可能的电路如下:

    关于您的问题:

    1) 1) 如您所述、原理图包括运算放大器输入端的100k Ω 下拉电阻器、因此输入不浮动。 这将起作用。

    2) TS5A4624DCKR 指定了一个0V 到 V+电源(或+5V)的输入范围。   

    谢谢。此致、

    路易斯

  • 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。

    您好、Luis:  
    感谢您的答复。
    XTR111用户指南建议使用双极 TVS 二极管(MPN - SMAJ40CA)。
    同一输出端子用作模拟电压/模拟电流输出。
    因此、对于4-20mA 输出、电压可以高于10V、但并非一定为40V
    因此多路复用器的输出可以高于10V。

  • 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 Shibin:

    根据用户指南的第2.2.1节、可为 EVM 施加高达+44V 的电源电压。 那么 SMAJ40CA 是一个不错的选择。 由于 Q3可以承受一些负漏极电压、因此双极 TVS 也适用。 但对于输出电压为+/-15V 的 U39、SMAJ40CA 并不合适。 U39会在 SMAJ40CA 开启之前升温。

    而单极 TVS Luis 建议的电压也绝对适合工业0...10V 电压输出、因为许多过程控制输入根本不喜欢在0...10V 输入时产生过大的负向电压。 所以、将负输出电压钳位到一个二极管的正向压降是一个好主意。

    我还在邻近线程中建议了一个单极 TVS、顺便说一下:

    https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1213983/opa990-designing-with-opa990sidbvr

    请记住、EVM 是评估模块、而不是就绪电路。 EVM 允许进行一些更改、以在不同条件下测试相关芯片。 从这一点来看、SMAJ40CA 是合理的。 但您不得认为这是一个现成的电路、您可以将其中一个复制粘贴到您的电路中。

  • 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。

    非常感谢 Kai 和 Shibin

    此致、

    路易斯