我使用该运算放大器(单电源)驱动激光二极管、并使用具有400欧姆下拉接地的 iMonitor 引脚对其进行监控。
我的目标是采用我的专用激光器和相关串联电阻器、实现只需要3V 以上的95mA 输出。 我关闭运算放大器的电源、电压为3.3V。
这对输出摆幅来说不是问题、因为数据表显示摆幅在正电源轨的~25mV 范围内。
iMonitor 引脚出现问题。 当输出电压接近3V 时、iMonitor 的输出和实际输出电流之间不再有线性关系。 
在此图中、"激光电流读数"是另一个器件测量的电流。 "Laser Current setting"是 iMonitor 报告的电流。 经过适当的数学计算、两者均转换为安培。 我假设一开始的小偏移是由元件容差导致的。
是否有任何有关输出电压接近电源轨时 iMonitor 引脚非线性的文档？ 我找到的仅关于输出电流或温度的图。
另外、如果我短接其中一个串联电阻、驱动电压会降至约2.7V、而 iMonitor 引脚具有更线性的响应。
Michael、您好！
如您所述、在提供电流时、iMonitor 引脚必须至少比输出低200mV。 根据您的文字说明、您似乎符合相关规范、但我们想回顾一下该电路。
1) 1)此外、电流限制引脚 ISET 容差上的电压范围也受限。 ISET 引脚上的电阻值是多少？ 电流限制设定引脚上是否施加了与电阻器串联的电压？
2) 2)您能否提供 OPA569完整原理图、包括反馈组件、ISET、IMON 和 I lim 标志连接、电源连接和旁路电容器？ 如果可能的话、请将激光二极管和/或连接在 OPA569输出端的负载电路包括在内。 请告诉我是否有任何其他负载连接到 OPA596的输出。
电流监视器的 精度达到 IO=1A 电流的典型值±3%(最大值±10%)、其中电流监视器上的百分比容差由给出：
%容差=[(Iout/475) - iMonitor]*100/ iMonitor
不过、请记住、数据表 IMON 说明中提到电流复制的精度随着输出电流的降低而降低。
谢谢。此致、
路易斯
您好、Luis：
感谢您的答复。 为了澄清,这不是我的设计;我试图 找出与其他人的设计是什么错的。 最终的解决方案可能是"使用不同的运算放大器"、但我想弄清楚这个电路是否有唯一的问题。
1) 1) ISET 电阻为100k、该值应对应于115mA。 我已经进行了测试、这在实际限值根据负载的电阻而变化的情况下有效。 该 限制似乎随着 电阻上升/电流下降而缩小。 这很有趣,但我不认为这是我要处理的主要问题。 正如您提到过的、它在轻负载时不准确。
2)不幸的是,我不能提供这些信息(专有),但我能够执行一个实验,隔离运算放大器,我认为更好地说明了我注意到的行为。 我将运算放大器 设置为简单的电压跟随器、驱动设置在100mA 周围的 BJT 电流镜。 一切都由3.3V 电源供电、输入连接到电位器、我可以打开电位器从0V 扫描到3.3V 输入。 下面您可以看到输入(和输出)电压 变化时 iMonitor 引脚的行为。
您可以看到、 输入和输出电压跟踪良好。 这是正常现象、因为100mA 负载应该允许输出摆动到非常靠近电源轨的位置。 此外、iMonitor 引脚反映电流镜相对平坦的电流消耗。 然而、当输入/输出电压非常接近3.3V 电源轨时、iMonitor 急剧上升约50%。
我知道电流监控器的 精度会因温度、负载和电源电压而变化、但我在数据表中没有看到任何输出电压导致的行为变化。
这种行为的原因是什么？
Michael、您好！
请注意、电流限制可设置在±0.2A 至 ±2A 的范围内、因此115mA 超出了规格范围。
通过将电流限制设置为200mA、当 Rlimit=57k 时、TINA 仿真提供预期的结果、此时 Vout = 3V。 我使用了~μ A 30Ω 负载进行仿真、在输出电压= 3V 时、放大器产生大约~μ V 100mA 的电流。
[报价 userid="584490" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1293947/opa569-current-monitor-output-shows-non-linearity-when-output-is-near-positive-rail/4911903 #4911903"] 我把运算放大器设置为一个简单的电压跟随器，驱动 100mA 周围的 BJT 电流镜组。 所有器件均由3.3V 电源供电、输入连接到电位器、我可以打开电位器以从0V 扫描到3.3V 输入[/报价]
没有原理图进行评论会有些困难。 我没有完全遵循这条评论、 您的意思是放大器正在驱动 BJT 电流镜？ 在这种情况下、OPA569的输出是否将100mA 输入到激光二极管？
谢谢。此致、
路易斯
您好、Luis：
在我的实验中、我已经断开了运算放大器和激光器之间的所有连接。 下面是一个快速的 doodle：
我将电流镜中的电阻器配置为消耗约100mA 的电流。
通过此电路、我可以预期 iMonitor 上的电压(以及输出电流)在输入/输出电压范围内相对恒定(由于电流镜)。 在我上一篇文章中的图中、您可以看到 iMonitor 电压缓慢上升到90mV。 这并不是一个完美的电流镜、 但您可以看到电流与电压相比是如何保持相对平坦的。 iMonitor 上具有400 Ω 负载时、90mV 对应于106mA。
但随后当输出电压非常接近3.3V 时、iMonitor 引脚会突然升至 150mV (179mA)。 实际电流的 变化不大。 iMonitor 引脚在此输出电压下似乎无法正常工作。
Michael、您好！
仔细观察我上一篇文章的仿真、实际上表明 iMonitor 在使用以 GND 为基准的小型400Ω 电阻器(V- SUPPLY)和单极电源的情况下、并没有非常准确地降至~μ A 100mA 的低电平电流输出电流。 问题可能是在使用小型 IMON 电阻器时、iMonitor 电压可能过于接近负电源。
iMonitor 电压 比运算放大器的输出摆幅更受限。 采用单极电源供电时(其中 V-=GND)、IMON 电压需要的裕量远高于 OPA569最小输出摆幅或低于 OPA569~200mV。
在这种情况下、在您的数据中、iMonitor 限制为比(V-)高169mV (或更低)；它在线性区域之外。
在仿真中，如果我们将 iMonitor 电阻器增加到~10k，iMonitor 电压保持在高于负电源电压+220mV 以上(对于大多数范围，输出电流远高于~μ A 11mA)，而 iMonitor 电压保持在3.3V -~0.250V =~3V 的最大 iMonitor 电压之下。 模拟仍然表明、在极低电流下结果并不十分准确、但它处于输出电流高于11mA 时的线性区域。
1)您能否将 I MONITOR 电阻器更改为~Ω 10kΩ、看看您的测试结果是否有改进？ 请参阅下面使用 IMON 上的10kΩ 电阻器进行仿真。 IMON =~212uA、对应于100.9mA、接近99.98mA 电流输出。 请参阅下面的仿真。
2)另一个实验是使用双极电源为 OPA569供电，电压(V-)略为负。 例如、设置(V-)大于<~μ V-300mV 的负值、应将 IMON 置于其线性区域内。
谢谢。此致、
路易斯
您好、Luis：
我能够将 IMON 电阻器更改为10k、但得到了类似的结果。
在进行此测量时、我还确定行为似乎完全取决于输出电压。 随着电流镜的加热、它开始传递更多电流、从而触发了运算放大器的电流限制设置、使输出电压略微下降。 您可以看到这里发生了什么：
仅当输出电压非常接近3.3V 时、才会发生该问题。
我在捕获此数据时发现了一些新东西。 我返回到400欧姆 iMonitor 电阻器、增大电流限制、并尝试使用数字负载(我最初使用电流镜、因为我的负载仅下降到200mA)。
有200mA 负载时：
和800mA 负载：
正如预期的那样、输出电压摆幅随着负载的增加而减小、但意外地、当达到该摆幅限制时、iMonitor 电压会古怪地行为。 在第二个示例中、当 输入超过输出 摆幅范围时、衰减量实际上会下降。
我认为这可以解释发生了什么事。 即使在原始的轻100mA 负载下、输出电压仍然需要非常接近3.3V 才能得到结果、并且它可能会撞到该负载的摆幅限制。
您是否能够在仿真中重现此情况或提供任何解释？ 数据表中似乎没有任何将 iMonitor 精度与输出摆幅链接在一起的注释。
Michael、您好！
-没有可用的原理图或组件描述的电流测试电路/电流镜,因此很难对电流镜测试设置进行调试或评论。 请执行 使用电流表在 OPA569输出端进行直接电流测量 将~Ω 100mA 串联在 OPA569输出与负载电路之间、以确认当问题发生时、是否在运算放大器输出端提供。
-一个简单的测试电路将 OPA569上的0.5W (>0.3W )负载电阻30Ω 接地，并标示 IMON 电压与 OPA569输入电压的关系。 您还可以将电流表与30Ω 电阻器串联以监测电流。
OPA569输出电压摆幅规格在离正轨~20mV 左右、同时支持~Ω 200mA 负载。所以、当由3.3V 电源供电并采用100mA 加载时、放大器输出摆幅不是问题、其输出设置为3V。
此致、
路易斯
您好、Luis：
我希望你度过了一个美好的假期。
下面是 驱动25 Ω 负载的运算放大器的布线。 我没有电流表、但您可以轻松计算出负载两端的最大电流为3.3V/25欧姆= 132mA。
如您所见、会发生同样的行为。 此外、如果进行放大、您会发现当输出电压无法 摆动到输入电压范围以内时、尤其会出现奇数 iMonitor 行为：
Michael、您好！
希望你也有一个愉快的周末。
最后一个帖子中的图中 直接驱动25 Ω 负载的运算放大器显示了预期行为。
电流检测波形看起来是线性的、直到 OPA569输出刚好在大约+3.285V (距离电源轨大约~15mV)处为止、其中 OPA569器件输出摆幅接近输出摆幅限制、没有+3.3V 正电源轨的任何余量。
预期的 OPA569典型输出电压摆幅规格要求从正轨~20mV 以上、同时支持~Ω 200mA 负载。因此、当用+3.3V 电源供电并加载100mA、且输出设置为3V 时、放大器输出摆幅不是问题。 此曲线图显示 iMonitor 在输入、+3V 和3V 以下的输出电压下呈线性、用于驱动高达120mA；而电路仅在输出高于3.28V、其中器件输出摆幅超出范围时出现问题。
正如我们讨论过的、IMON 的额定输出电流为1A 至±10%、因此在电流输出很小的极低输出电流下、预计它并不准确。 数据表 IMON 说明提到电流副本的精度随着输出电流的减小而降低。
谢谢。此致、
路易斯
Michael、您好！
OPA569用作市面上其它常见的轨到轨输出运算放大器；在这些情况下、运算放大器输出可以摆动到接近轨电压、但无法完全达到电源轨。 这并不是 OPA569的独有特点、但它可以与 业界的许多轨到轨输出运算放大器保持一致。 请查看到正电源轨的输出摆幅与电源电压。
请注意、在上图中的输出条件下、 运算放大器输出已经满贯到电源轨、因此输出级饱和并远远超出其线性区域。 如果您需要在+3.3V 的输入/输出信号下运行、则需要使用大于3.3V 的电源为放大器供电。 如果您需要获得~μ V 125mA、我建议允许一个保守的余量、对于输出摆幅、余量至少为正电压+100mV。
电流监控器是一个模拟电路、并且它是运算放大器输出级的一部分、在此运算放大器输出级中、电流检测电路包含一个感测电流的内部电路、此电路生成一个1：475副本的输出电流。 此监视器电路作为 OPA569输出级的一部分连接/偏置。 在这种情况下、由于运算放大器的输出级满贯轨且饱和、当输出级在指定的线性区域之外工作良好时、由于内部电路不再正确偏置、因此电流检测电路不会线性工作。 因此、运算放大器输出和电流检测引脚都必须在其输出摆幅规格范围内运行。
在您的曲线图上的数据中、假设您在 IMON 上使用400Ω 电阻器和放大器输出端的25Ω 负载、iMonitor 输出会提供正确的 读数：Vout=+3V 时、25Ω 负载下 Iout =+3V / 25Ω= 120mA。 iMonitor ~1：475输出电流、或 IMON =Δ V 252µA。 如果使用400Ω iMonitor 电阻器，则对应于 400Ω* 252µA ~101mV。 此计算与您的图一致。
下面是 TI 高精度实验室教程、其中讨论运算放大器的输入/输出限制、以获取详细说明或轨到轨输出放大器。
在最初的帖子中提到、应用需要以略高于3V 的电压提供一个95mA 电流输出来驱动激光、同时使用+3.3V 电源为运算放大器供电。 只要输出具有来自电源的余量(允许100mV 的保守余量)、电路就可以正常运行。 然而、如果您需要将放大器输出的输出驱动得非常接近+3.3V、那么在不可避免的情况下、您将需要将电源增加到>~ 3.4V、这是因为您将达到输出摆幅限制、并且放大器及其电路将超出线性运行区域。
谢谢。此致、
路易斯
