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[参考译文] OPA387:电流检测电路输入侧低通滤波器设计

Guru**** 2370120 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA387, TINA-TI
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/1319478/opa387-current-sense-circuit-input-side-low-pass-filter-design

器件型号:OPA387
主题中讨论的其他器件: TINA-TI

您好!

我正在将 OPA387DBVR 用于电流检测设计、并且输入和输出侧存在很多噪声。 我看到有一个内部低通滤波器、但其 频率过高。 我需要在1kHz 以上进行滤波、因为我的输入是直流。

我正在使用100m Ω 分流电阻器和 STM32F03微控制器 ADC 进行测量。

我当前的设计是:

是否有有关 OPA387滤波的文档或您是否建议使用低通滤波器电路设计?

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    尊敬的 Metin:

    您的应用的总集成噪声约为29uVrms -见下文。

    如果您想要改进、则需要在输出端添加一个低通滤波器-请参阅下文(8.3uVrms)。

    如果您发现任何更高的噪声、则可能是因为您在0.1V < Vout < 3.2V 的 OPA387线性范围之外运行 Vout (请参阅下面的 AOL 测试条件)。

    这意味着、要使 OPA387输出处于其线性范围内、其 输入必须在2mV 和56mv 之间(见下文)。  

    BTW、由于将输出以地为基准、除非您担心迹线电阻、否则可能不需要使用差分放大器-见下文。

    为了方便起见、我在下面附上了 TINA-TI 原理图。  您可以通过单击以下链接下载免费版 Tina: https://www.ti.com/tool/TINA-TI

    e2e.ti.com/.../Metin-OPA387-Noise.TSC

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    尊敬的 Marek:

    感谢您的 详细 解释。

    我心里有几件事。 首先、在这种情况下、theöt Ω 电阻器和运算放大器之间的距离较长。 因此线路的电阻会很高。 在这种情况下、我是否应该继续使用差分放大器?

    此外、由于分流电阻器和运算放大器之间的距离很长、并且系统处于嘈杂的环境中、我是否应该添加一个输入滤波器?

    最后、我是否应该移除与56k Ω 电阻器并联的22nF 电容器? 在仿真中、我得到了一个较低的总噪声图输出、此输出是在它们被连接至电路上的情况下。

    此致、

    E·梅廷 Yıldırım

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    请在下面查看我的答案:

    我心里有几件事。 首先、在某些情况下、电阻器和运算放大器之间的距离较长。 因此线路的电阻会很高。 在这种情况下、我是否应该继续使用差分放大器?   是的、如果您担心迹线电阻上的压降、那么您应该继续使用差分放大器。

    此外、由于分流电阻器和运算放大器之间的距离很长、并且系统处于嘈杂的环境中、我是否应该添加一个输入滤波器?   您可以-对于大多数部件、它会在输出时被滤除。

    最后、我是否应该移除与56k Ω 电阻器并联的22nF 电容器? 在仿真中、我得到了一个较低的总噪声图输出、此输出是在它们被连接至电路上的情况下。 是的、通过保持22nF 反馈 电容器(5.88uV 与7.75uV)、噪声略有改善、因此由您决定。

    但 通过增大输出电容、可获得更低的噪声-见下文。

    总而言之、电路的测量范围将允许对20mA 和570mA 之间进行石分流测量-见下文。

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    尊敬的 Marek:

    感谢您的 详细解释。  您能否为该设计推荐一个输入滤波器? 我是否需要使用差分滤波器?

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    Metin、

    1. 马雷克是在旅行,所以我会帮助在他的缺席。
    2. 我在建议的差分放大器 Marek 上连接了一个差分输入滤波器设计。  通常、当您能够拾取共模噪声(即两个输入的共模噪声)时、会使用差分滤波器。  在本例中、使用的是差分放大器、但同相半部分靠近接地电势。  因此、可能不需要差分滤波器。  如果您认为可能拾取了共模噪声、则应使用差分滤波器。  如果不是、您只能在反相通道上使用滤波器。  参见幻灯片2。
    3. 下面是有关差动放大器滤波的文档的链接( https://www.ti.com/lit/an/sboa016/sboa016.pdf )。  与仪表放大器相比、它们有点复杂、因为输入阻抗由电阻器设置。
      1. 文章中的一个关键点是电容器容差可以将共模噪声转换为差分噪声。  该文章建议使用比共模大500倍的差分电容器。  其它文档建议 Cdif = CCM x 10。  要点是、电容值容差将导致反相与同相输入端产生不同的截止频率。  这会将共模噪声转换为差分噪声。  差分信号将被放大。  选择 Cdif = CCM x 500 (或 x10)、将差分截止值设置为远低于共模、以便共模滤波器衰减共模到差分的任何转换。
      2. 我在设计摘要中展示了10x 和500x 滤波器。  应用手册是在30年前编写的、因此我认为电容器容差有所提高。  使 Cdif = 500 x CCM 的缺点是、差分噪声截止频率现在更高、因此较少进行噪声过滤。   使 Cdif = 500 x CCM 的优势 在于、它能够更好地耐受电容器元件的容差。 请参见幻灯片11和12。
    4. 以下是总结结果的功率点。  另外还包括下面的 TINA 源文件。

    e2e.ti.com/.../opa387_2D00_filter.zip

    e2e.ti.com/.../Diff_2D00_amp_2D00_filtering.pdf

    我希望这对您有所帮助。  这包含大量信息。  如果您需要简单的方法、可以只保留简单的滤波器。

    此致、艺术