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[参考译文] OPA637:跨阻放大器

Guru**** 1139930 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA637, OPA627
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/1231120/opa637-transimpedance-amplifier

器件型号:OPA637
主题中讨论的其他器件: OPA627

下面附上了采用光电二极管的 OPA637的实际电路板设计

为了进行测试、我已从实际电路中移除光电二极管。 我已从焊盘取走跳线、从精密电源馈入输入电流。 下面随附了仿真电路、实际连接也是如此。  

馈入的输入电流为 IS1=0A、IS2=-0.99mA 至-1.60mA。 实际情况下、针对这些相应输入电流值观察到的电压介于-13.5V 至0.109V 之间。

而在仿真中、我得到的电压在这些范围内约为-13.1V。 随附图像供参考。

请就此提供帮助。

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    尊敬的 Nafisa:  

    输入电流为 is1=0A、is2=-0.99mA 至-1.60mA。 针对这些相应输入电流值所观察到的电压实际值介于-13.5V 到0.109V 之间。

    除了执行 I 至 V 转换之外、您还需要向我们提供电路的功能是什么或如何工作。 例如、两个光电二极管用于什么用途? 它们测量什么、紫外可见光 NIR 或其他什么? 光电探测器的时间和 BW 响应是什么? 一个光电二极管是否以另一个光电二极管为基准、比如说它正在检测环境光条件?

    e2e.ti.com/.../OPA637-TIA-05262023.TSC

    无论如何、我简化了电路、我看到电路的 Vout2线性响应范围为-350uA 至406uA。 如果您在任一输出端见到-13V (Vout1或 Vout2)、则 OPA637已达到饱和。 您需要说明具体的申请、以便我们为您提供其他建议或建议。  

    此致!

    雷蒙德  

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    随附的方框图、适用于通过

    光电二极管器件型号  S2506-02

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    尊敬的 Nafisa:

    我知道什么是应用。  


    我有疑问。 是否有将两个光电二极管与1MΩ Ω 和10kΩ Ω 连接的要求? 我想知道配置背后的原因。  

     

    如果我正确理解了随附的方框图、那么您需要测量通过流动池的液体的散射透射角。 您将通过折射率测量获得液体特性,通过了解折射率,可以计算出液体的反射指数。  

    通常、这种类型的设置通过 CMOS 线性图像传感器进行测量、其中的传感器放置和对齐非常精确。 此类测量的示例与光学光谱仪类似、光学光谱仪用于测量从 UV 到 NIR 的光强度(例如使用512或1024传感器或线性阵列像素)。 您的设置可能按原样工作、但可能更难从分立的照片接收器获得光学对齐、光学夹具和光校准。   

    回到探究中、我的理解是所有光电二极管的电流都是独立监控的。 不应从光接收器连接光电二极管。 激光是入射光源、光散射和折射特性在光接收器处独立测量。 系统会独立采样和监控电流到电压转换。

    您可以在放大和转换光接收器的电流后对输出电流求和、但可以单独处理光接收器的信号。 您可能必须通过 I 至 V 转换器、因为光接收器的信号可能非常弱。  

    如果您的流动池使用比色皿或方形或矩形形状装置、激光源可能必须穿过狭缝。 在光接收器端、也可以采用狭缝和/或光学窄带滤波器。 如果光电探测器的面积较大(2.77x2.77mm^2)、光入射角可能会过宽、从而无法通过测量获得预期的光学效果。  

    不过、如果您有其他问题、请告知我们。  

    此致!

    雷蒙德  

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    您好!

    1.在输入仅为二极管 DEXT 的情况下、SCAT_DC 和 EXT_DC 输出的仿真和实际结果在-0.98mA 至-1.7mA 范围内。 两者的结果并不相似。

    外部二极管(mA) SCAT_DC (V) EXT_DC (V)
    -0.98 -13.576 -13.218
    -0.99 -13.582 -13.231
    -1 -13.582 -13.165
    -1.01 -13.582 -13.08
    -1.02 -13.581 -12.995
    -1.03 -13.581 -12.905
    -1.04 -13.58 -12.651
    -1.05 -13.58 -12.445
    -1.06 -13.58 -12.072
    -1.07 -13.58 -11.845
    -1.08 -13.58 -11.618
    -1.09 -13.58 -11.372
    -1.1 -13.58 -11.034
    1.11 -13.581 -10.881
    -1.12 -13.58 -10.654
    -1.13 -13.58 -10.296
    -1.14 -15.581 -9.992
    -1.15 -15.581 -9.648
    -1.16 -15.581 -9.339
    -1.17 -13.58 -9.123
    -1.18 -13.58 -8.923
    -1.19 -15.581 -8.618
    -1.2 -15.581 -8.256
    -1.21 -15.581 -8.012
    -1.22 -13.58 -7.763
    -1.23 -13.58 -7.365
    -1.24 -15.581 -7.17
    -1.25 -15.581 -6.984
    -1.26 -15.581 -6.651
    -1.27 -13.58 -6.322
    -1.28 -13.58 -6.142
    -1.29 -15.581 -5.954
    -1.3 -15.581 -5.616
    -1.31 -15.581 -5.335
    -1.32 -13.58 -5.01
    -1.33 -13.58 -4.882
    -1.34 -15.581 -4.54
    -1.35 -15.581 -4.275
    -1.36 -15.581 -4.072
    -1.37 -13.58 -3.856
    -1.38 -13.58 -3.506
    -1.39 -15.581 -3.216
    -1.4 -15.581 -3.045
    -1.41 -15.581 -2.855
    -1.42 -15.581 -2.518
    -1.43 -15.581 -2.379
    -1.44 -15.581 -1.99
    -1.45 -15.581 -1.732
    -1.46 -15.581 -1.487
    -1.47 -15.581 -1.196
    -1.48 -15.581 -0.992
    -1.49 -15.581 -0.732
    -1.5 -15.581 -0.41
    -1.51 -15.581 -0.281
    -1.52 -15.581 -0.117
    -1.53 -15.581 -0.067
    -1.54 -15.581 0.09
    -1.55 -15.581 0.098
    -1.56 -15.581 0.102
    -1.57 -15.581 0.104
    -1.58 -15.581 0.105
    -1.59 -15.581 0.107
    -1.6 -15.581 0.109
    -1.61 -15.581 0.115
    -1.62 -15.581 0.116
    -1.63 -15.581 0.12
    -1.64 -15.581 0.121
    -1.65 -15.581 0.122
    -1.66 -15.581 0.123
    -1.67 -15.581 0.126
    -1.68 -15.581 0.131
    -1.69 -15.581 0.134
    -1.7 -15.581

    0.137

    2.关于您关于 将两个光电二极管与10kΩ μ m 和1MΩ μ m 连接的要求,这是传统的电路板设计。 因此我们对这个电路也不了解。

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    尊敬的 Nafisa:

    [报价 userid="516812" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1231120/opa637-transimpedance-amplifier/4662440 #4662440"]SCAT_DC 和 EXT_DC 输出、且输入仅提供给二极管 DEXT、范围在-0.98mA 至-1.7mA 之间。 两个结果不相似。

    我不知道我在看什么。 显示的图和随附的结果不同。 EXT_DC 和 SCAT_DC 是否应该具有相同的结果?

    关于 OPA637、系统在运算放大器的饱和区域附近运行。 OPA637的线性区域在 ±11V IN±15V 电源轨内。 因此、我不知道您为什么要查看和比较饱和区域中的结果、这对应用来说意义不大。  

    您是否想了解应用中传统的光学设计?  

    如果您正在尝试复制此光学设置、光学设备对光电检测同样重要。 激光发射定向和准直光源、PD2是直接透射接收信号、其光强度应比 PD1强得多。 此外、激光束具有准直透镜、位于发射器前面。 如果没有正确的光学设置、则永远无法获得预期设计和测量效果。 此外、激光发射器的光强度变化很大、您的电流到电压转换器似乎工作在饱和模式。  

    您需要调整光接收器以 I 至 V 线性模式运行的光学系统。 您需要调整光电探测器以线性模式运行的光学系统、否则、您将无法获得所需的结果。   

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致!

    雷蒙德

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    您好

    感谢您的答复。

    我对下面的电路有一个问题。

    如果我想知道这两个电路的行为、该如何进行仿真? 例如、移除光电二极管而改用电流源是其中的一种想法。 是否有其他方法可以通过 T 网络来理解此电路?

    最终目标是使仿真结果与运算放大器计算结果相匹配。

    请就此提供帮助。

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    您好、 Nafisa、

    如果我想知道这两个电路的行为,如何进行仿真? [/报价]

    您能告诉我、照片探测器是如何在该设置中触发的吗? 我需要知道电路是如何运行的。 图片会有所帮助。 电路设计的作用是什么?

    从光学光测量的角度来看、接收器侧的光散射测量是完全独立的光学测量。 我不知道设计人员为什么将两个接收器链接在一起。   

    您必须简化这两个电路并在仿真中对其进行配置、以便查看前任设计人员的目标执行任务。 我可以在 TINA 中仿真两个电路、但我无法告诉您设计人员的意图是什么。 因此、您需要为我提供更多详细信息、例如光测量的计时、激光的光脉冲持续时间、什么是激光二极管以及输出电压关系等。 这些设置似乎是光脉动光学测量。  

    此致!

    雷蒙德

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    尊敬的 Raymond:

    该板是一款使用激光二极管的颗粒检测器。 当激光 允许通过流式细胞时、一些光会被吸收、另一些则会被流式细胞中的颗粒散射。 因此、散射光由 SCAT 二极管捕获、吸收的光由 EXT 二极管捕获、然后这些 二极管输出馈送到跨阻放大器。 然后、将两个运算放大器输出发送至求和放大器、并根据该输出生成脉冲。 该脉冲高度给出了颗粒的大小。 这是设置的总体功能。

    这里、此运算放大器和光电二极管集成到单个 PCB 中、我正致力于对这些电路进行仿真。

    注意:光电二极管的输出与输入光成正比、因此恒定光会产生直流信号、而振荡的光会产生振荡信号(即检测颗粒的阶段)。  

    由于这是传统的电路板设计、我们也对该电路一无所知。 在基准测试中、我们将 PCB 与激光装置隔离、并移除了光电二极管、因为没有激光二极管来为其提供输入。 相反、我们将为运算放大器提供电流输入(因为光电二极管输出将是电流)、并尝试分析 SCAT 和 EXT_DC 运算放大器部分。

    我的主要目标是找出这些 SCAT_DC 和 EXT_DC 部分的响应。 由于这是一个具有 T 网络 配置的跨阻放大器、我 尝试 将这两个部分的仿真结果 与计算结果(t RANS 阻抗 T 网络公式 )。 我曾尝试使用 TI 网站中提供的 T 网络公式计算输出、但仍然无法同时匹配两个结果。 因此、请提供 有关实现此场景的建议、例如匹配仿真和计算结果。

    此致

    纳菲萨

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    尊敬的 Nafisa:

    感谢您的讲解。 我开始了解设计人员的工作。 请将此视为讨论、因为您需要测试数据并验证我在下面所说的内容。  

    假设液体中的粒子以一定的速度移动、光检测器从粒子中散射反射并产生"脉动"电流、如仿真所示。 由于脉动电流波形、电容器将充电、并且通过 SCAT_DC 可以看到。 由于存在4.7K 和4.7nf LPF、因此测量事件小于7.2kHz、可能小于700Hz 范围(液体中的颗粒运动应该很慢)。 此外、液体在流动池中移动、因此 SCAT_DC 可能与下面仿真的情况类似。 SCAT_DC 信号弱、可能看起来像是 DMM 的直流偏置。 您可能需要 用示波器测量它以捕捉散射效应。   

    e2e.ti.com/.../OPA637-E2E-Scattering-07072023.TSC

    OPA637是未补偿的放大器、除非增益大于5V/V、否则无法稳定。 原始设计可使用 OPA627、这是稳定的。  

    根据下面这个电路、它可被设计为 π 型滤波器。 我没有想法。 如果移除电阻器链路、电路是否具有相同的行为?  

    从光学测量的角度来看,透射光强度和散射光强度之间不应"联系"。 这是两个独立的事件。 两个光强度测量值可以成比例、但我不明白设计人员为什么  以这种方式连接探测器。  

    当我有机会时、我将进行其他仿真。 请告诉我、这是否有用。

    此致!

    雷蒙德

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    尊敬的 Nafisa:

    我有疑问。 我需要您捕获实际的光电二极管波形和电流水平、以便了解发生了什么情况。  

    如果我在0到1mA @100Hz 的方波中仿真二极管波形、我会看到以下响应。 但存在一个问题、OPA627无法根据数据表提供线性输出响应、因此上述仿真、请参阅下面的仿真。 此电路运行在运算放大器线性响应的边缘。  

    如果我假设采用上述配置、则系统的频率 BW 更低、-3dB 约为80Hz。 您是否确定光电传感器的放置方向如原理图所示? 与此相同、增益仅为63V/V (36dB)、应用程序不需要使用 T-Network 配置。  

    e2e.ti.com/.../OPA627-TIA-07082023.TSC

    颗粒粒度测量系统是否正常工作? 您是否检查了颗粒粒度测量系统的校准?  以及如何对其进行校准?

    我不知道机器的历史。 通常、应使用流动池中存在的已知颗粒分布混合物检查系统。 这就是您应该根据应用来验证测量是否正常工作的方式。 这是一个相当复杂的光学测量系统。 是的、理论可能更简单、但光学和电子实现不是那么容易。   

    此致!

    雷蒙德