[参考译文] OPA376：高温下的 OPA376问题

尊敬的 Nathan：

我个人认为它可能与共模输入范围有关、因为负输入电压低于 OPA376的参考接地电压、而且正输入还有额外的压降。 但在 d/s 中、我只能找到 25°C 的共模电压范围、当温度上升时、它是否会变得极低

我认为你是对的。 共模输入电压为-20mV、这在高温下可能会成为一个问题。

e2e.ti.com/.../nathan_5F00_opa376.TSC

一个补救措施是移动 OPA376的接地基准：

这将强制 OPA376的共模输入电压为正。

凯

尊敬的 Nathan：

我同意该问题可能与输入共模电压范围为负低于(V-)有关。

尽管该器件在25°C 室温下规定了共模范围(V-)-0.1和(V+)+0.1V、但共模抑制的测试条件是从(V-)< Vcm <(V+)-1.3V 范围内。  数据表提供了上述共模(V-)在温度范围内的典型性能、正如您提到的、它会在较高温度下降低。

 (V-)< VCM <(V+)-1.3V 时的 CMRR 与温度间的关系：

 我同意 Kai 的观点、提高共模将是最好的解决方案。

谢谢。此致、

路易斯

尊敬的 Kai Luis：

感谢您的反馈。

基本而言、我 想它与共模输入电压有关、但我感到困惑、为什么高温下的压降这么大？ 升至1V 甚至更大。 根据《CMRR 与温度》数据、在100°C 条件下、CMRR 与25°C 相比仅降低了10dB。  

共模电压范围或 CMRR 可能会导致在90C 范围内出现这种较大的压降？ 我们是否有高温下共模电压范围的相关数据？ 或者是否有任何其他可能的原因？ 谢谢。

此致、

Nathan

尊敬的 Nathan：

请记住、许多诸如输入失调电压(以及图7)的规格仅在 Vs/2的共模输入电压下有效。 这一点经常被忽视。 在 Vs/2时、OPAMP 理想工作。 但是、在不同的共模输入电压下、情况可能看起来截然不同。 请参阅图23。

超出电源电压0.1V 的指定共模输入电压范围并不意味着 OPAMP 可实现最高精度。 这可能仅仅意味着 OPAMP 不会显示相位反转或类似的情况。 但它并未提及输入失调电压。

指定共模抑制会更有用。 如果共模抑制只针对0V ON 的共模输入电压而不是针对-0.1V ON 的共模输入电压指定、那么将其读作："如果你想要最高精度、那么不要使用低于0V 的共模输入电压"。 因此、在25°C 指定共模抑制的温度下、使用-20mV 的共模输入电压甚至不是一个好主意。 而且在90°C 时使用-20mV 的共模输入电压会是双重错误。

输出电压的大幅变化主要是由电路的非常高的增益(82V/V)导致的。 因此、即使是输入级的微小变化也会出现在高度放大的 OPAMP 的输出端。 1V 输出电压变化意味着输入失调电压仅变化12mV、当输入电压开始离开 OPAMP 的线性工作范围时、该变化看起来很正常。

如果您要在90°C 下以-20mV 的共模输入电压运行 OPAMP、则必须选择能够在这些条件下正常工作的 OPAMP。 并且不能保证 OPA376在这些条件下正常工作。

凯

尊敬的 Kai：谢谢您、

尊敬的 Nathan：  

OPA376产品说明书 VCM 规格仅为 VCM 高于负电压提供保证,最好的办法是修改电路,将共模电压提高到高于(V-)的电压 。  

OPA396或 OPA391是其他精密放大器 、可提供 CMRR 规格、并将范围扩展到(V-)-0.1V。  在 TA =-40C 至+125C 的扩展温度范围内、CMRR 最小值为90dB。  不过、这些器件提供的带宽比 OPAx376低。

谢谢。此致、

路易斯

您好、Luis：

OPA391是否有 DBV 封装样片？ 我仅在 TI.com 上找到 DCK 封装、但客户需要 DBV 封装...

还是有其他采用 DBV 封装且也可以满足上述要求的器件？ 谢谢。

此致、

Nathan

尊敬的 Marek、Luis：

但当 Vcm < V (-)时、OPA325和 OPA392不能提供值、  

当 Vcm < V (-)时、OPA392也不能提供 CMRR。  

我们是否有任何其他器件？ 谢谢。

此致、

Nathan

尊敬的 Nathan：

您在 OPA392上是正确的、这就是我为什么不建议使用 OPA392的原因。

然而、 OPA325确实支持 Vcm < V (-)、在最小范围(V-)-0.1V 或低于(V-)负电源的-100mV 内。 它可在-40C 至+125C 的温度范围内提供规格。 这应该涵盖客户提出的-20mV 共模条件。

如果我误解了这个问题、请告诉我。

谢谢！

路易斯

您好、Luis：

是的、我知道 OPA325可在 Vcm 为负时提供 CMRR。 但我有两个问题：

这里我发现关于 CMRR 有两项、我理解到第一个测试条件是 V (-)- 0.1V < Vcm 且 TA=25C、第二个测试条件是 TA=-40C 至125C、但 VCM=Vs/2。 因此它不会提供负 Vcm 和 TA =125C 时的 CMRR

当 Vcm < V (-)时、OPA325不能提供 Vos

这是 OPA391。

谢谢。

此致、

Nathan

尊敬的 Nathan：

使用共模抑制比(CMRR)规格、可以估算运算放大器失调电压与共模电压变化间的关系。

当共模以电源的中间值 Vcm= Vs/2为中心时、OPA325的失调电压典型值为±40µV μ V 或±150µV μ V 最大值。   根据温度+90C 时的最大输入温漂、OPA325的最坏情况为：  

150µV + 7.5µV /°C *(90C - 25C)=  ±637.5µV μ A  7.5µV 为+90°C 时的偏移(最坏的情况)、在这里、150µV μ V 是最大偏移、而3 μ V/C 是最大漂移。  

(编辑：2023年3月29日、更正了计算以考虑+90C 时的温漂)。  

如果我们假定器件电源为+5V、并且共模所需条件为-20mV、这对应于从电源中间到-2.520V 的共模变化。    在-40C 至+125C 温度范围内、OPA325的最小共模抑制为95dB、约为~17.8uV/V  

随 CM 变化的失调电压变化为估计的17.8µV /V *-2.520V、或- 44.81µV μ V 偏移变化、最坏情况 。  如果保守起见、取±637.5µV μ V 的最大失调 电压并加上44.81µV μ V 的失调电压与 CM 之积、您最终会得到放大器输入端的估计~682µV μ V 失调电压。  客户电路具有~82V/V 的增益、因此这对应于电路输出上反射的55mV 输出误差。  

请记住、我使用的是最小值/最大值规格、失调电压通常会小于该估算值。  另外、图3显示了失调电压与共模电压间 的关系图、其中显示了典型失调电压@25°C 至低于负电源电压-100mV、其中的失调电压通常约为 ±25µV μ V。  图19显示了 典型的 CMRR 变化与温度间的关系、其中 CMRR 看起来随温度非常恒定。

OPA325 µV 的 CMRR 规格非常好、为95dB (17.8 μ V/V) 最小值 在 316.22µV 范围内扩展至(V-)- 0.1V、而 OPA376具有低得多的共模抑制、在高温下的典型值为~70dB (5 μ V/V)。 此外、OPA376 CMRR 技术规格不涵盖低于负电源的 CM 电压。

因此、OPA325应能够显著降低误差。  

谢谢。此致、

路易斯  

尊敬的 Nathan：

 基于+90C 时的最大温漂、OPA325最坏情况下的输入偏移为：

150µV + 7.5µV /°C *(90C - 25C)= ±637.5µV μ A 7.5µV 为+90°C 时的偏移(最坏情况)、在这里、150µV μ V 是最大偏移、而3 μ V/C 是最大漂移。  

共模引起的偏移变化为： 44.81µV μ V 偏移变化、最坏情况 。  因此放大器输入端的总输入偏移误差为~682µV μ V。  客户电路具有~82V/V 的增益、因此这对应于电路输出上反射的55mV 输出误差。 大多数误差是由于随温度的温漂导致的、在本例中不是共模误差。

此致、

路易斯

您好、Luis：

感谢您的详细解释。  我  稍后将为客户申请 OPA325样片。

根据我的理解、这个问题是由于 OPA376 CMRR 在 VCM 为负值且温度较高时大幅下降所致？  

而且我还有另一个问题、客户昨天尝试了 TLV387、他们发现在某些采样点仍有一些问题、387的输出电压下降~200mV (不如 OPA376、但仍不完美)。

然后、客户尝试将放大器的参考接地从右侧的 VIN1更改为左侧的 VIN1、这样就不会有负电压。 这样、客户发现、无论是否使用 OPA376或 TLV387、都不存在任何问题(但更改接地参考方法仅用于测试、因为他们现在没有足够的时间更改布局)  

那么、该问题实际上与负 VCM 有关、但问题是、它为什么仍然无法与 TLV387完美配合？ 你有什么建议吗？ 谢谢。

这是 TLV387在 D/S 中的 CMRR

请告诉我您需要其他信息。

此致、

Nathan

尊敬的 Nathan：

我们讨论了 OPA376上的问题。 数据表显示了高温时 CMRR 从90dB @25C 变为60dB @150C、其中 CMRR 的额定值高于 V (-)电源。  数据表不保证 CMRR 不会 对负电压大于(V-)的电压产生保证。 我们推荐 OPA325。 OPA387是一款零点漂移(斩波)放大器、上文未对此进行讨论。   

由于该误差 很大、为200mV (以输入为基准、为2.43mV)； 并且、根据说明的某些测量/样本中会出现误差、在更改接地方案时该问题会消失、这可能不仅与放大器上的共模输入电压有关、而是潜在的外部噪声、接地漂移、稳定或一系列不相关的问题。

我们通过直接电子邮件继续对话。

谢谢！

路易斯