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[参考译文] OPA2374:意外的输入耦合

Guru**** 1129500 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2374, TLV9062, MCP6292, TSV912, TLV9152, OPA2323
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/1343224/opa2374-unexpected-input-coupling

器件型号:OPA2374
主题中讨论的其他器件: TLV9062MCP6292TSV912TLV9152、OPA2323

在积分器电路中测试该系列运算放大器时、我们发现输入和输出反馈之间存在一些明显的耦合。  其他不同系列的运算放大器(尤其是 MCP6292IDDFR 和 TSV912AIDDFR )未发生此现象。  在同一电路中使用 TLV9152IDDFR 和 TLV9062IDDFR 运算放大器时也会看到该问题。  随附的图进一步详细说明了问题:

反相输入为黄色迹线、运算放大器的输出为品红色、反馈为蓝色。  

如果您能解释或理解此事件发生的原因、以及为什么它只发生在其中的某些部件上、我们将不胜感激。

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    您好、Ryan、  

    欢迎使用 E2E!

    这是我对您可能使用的原理图的解释(电源电压和元件可能会有所不同):  

    您能否确认这是您的设置、如果不是、请提供原理图详细信息?  

    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    这是电路的 SPICE 模型图像、其信号测量点标有。 (注:某些原理图注释经过编辑、但不相关)

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    您好、Ryan、  

    LTC6247是双路运算放大器、LT1715是双路比较器。  

    OPA2374是否同时用于这两种情况?  

    祝你一切顺利。
    Caro

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    您好、Caro、

    不可以、OPA2374仅用于替代 LTC6247

    此致!

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    感谢您的澄清。 更改运算放大器时、比较器器件和无源器件是否保持不变?  

    您能否说明一下 POST 开始时提到的其他器件(MCP6292IDDFR、TSV912AIDDFR、TLV9152IDDFR  和 TLV9062IDDFR )的设置和行为是什么?  波形适用于哪些器件?  

    谢谢!
    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    更换运算放大器时、我可以确认所有其他元件保持不变。

    所有器件的设置都是相同的、这些用作 PCB 上的直接替代器件、跳线用于通过示波器观察信号以进行验证。  MCP6292IDDFR 和 TSV912AIDDFR 具有与提供的基线图像相似的波形(黄色迹线仅为直流电压)。  其他运算放大器在黄色迹线上表现出某种程度的失真、这与 OPA2374类似、但它似乎与蓝色波形一致。

    此致!

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    感谢您对所测试的不同器件的确认。 我注意到 SPICE 模型 原理图 中不包含任何去耦电容器。 这些功能在 PCB 设计中实现了吗?  

    此致、
    阿什利

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    是的、最终设计中会使用去耦电容器

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    您好、Ryan、  

    您使用的电容值是多少、以及它们放置在 PCB 上的器件距离有多远?  

    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    我不确定电容器与此问题是否相关、因为所有器件都使用相同的去耦电容器放置在相同的位置。  能否说明一下、为什么  MCP6292IDDFR 需要与 OPA2374不同的去耦电容器?

    注意:在使用原始器件的最终设计中、显示去耦电容器足够大。

    此致!

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    知道 去耦电容器在设计中没有改变。 但是、我们希望获得更多信息来更好地了解您的问题、我们认为去耦电容的值或位置可能会在这方面发挥作用。 MCP6292、TSV912和 TLV9062基于相似的设计、并应在同一应用中具有相似的功能、因此我们会探索可能影响不同行为的其他可能性。  

    提供的示波器捕获显示输入被分离、这表明了驱动反馈环路的运算放大器的一些限制。 这通常意味着 反馈环路 无法提供足够的电压或电流、或者无法提供足够快的电流来均衡运算放大器输入端的电压。 差分输入电压最终会在骤降后恢复、因此当在输出比较器的下降沿分离输入时、运算放大器可能无法足够快地提供电流以均衡输入。  

    请帮助提供有关去耦电容器的更多信息、以便我们可以排除并缩小导致该问题的范围。  

    谢谢!
    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    我懂了。  该器件使用的去耦电容器为100nF/10V 电容器。  从物理上讲、它与 V-引脚(引脚4)相邻、间距小于45mil。  

    遗憾的是、我无法分享 PCB 的图像或任何示意图、以说明如何放置在该图之外。

    此致!

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    感谢您的澄清。 在 V+(靠近引脚8)侧会怎么样?  

    此致、
    阿什利

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    您好、Ryan、  

    我在仿真中测试了您的电路、并能够通过将一个500uH 电感器连接到 V+引脚来模仿被分离的输入的行为。 我知道、500uH 是迹线和正常寄生行为中需要的一个很大的电感值、但我认为这说明了在没有足够靠近 V+的去耦电容器的情况下可能会发生的情况。  

    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    由于在电源线之间使用去耦电容器、因此使用同一电容器对 V+引脚进行去耦。  这些元件之间的布线长度在 V+引脚上更长(~604mil)、但我认为不会产生如此高的电感。  希望这澄清了一些事情。

    您在仿真中看到的行为似乎也无法解释我们在实验结果中看到的情况。  与蓝色波形中的高电平和低电平转换相对应的所有运算放大器上的直流电压都存在明显的电平转换。  我已附上更多详细的照片:

    左侧图像取自 TLV9152、第二个图像取自 TLV9062。  TLV9062的偏差很小、但对于我们的应用来说、仍然是意想不到的、而且不需要的。

    此致!

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    注-感谢您提供的附加波形。 不同器件之间的行为似乎略有偏差。  

    对于 TLV9062、您是否可以重新测试该器件并重新捕捉波形? 似乎电路以某种方式损坏、积分器函数不能正常工作。  

    这似乎是器件为了使运算放大器运行得足够快、需要更大的输入差分电压的影响。 我们可能需要尝试更高带宽和/或更高压摆率的部分、以查看这是否会改善失真。  

    我建议测试我们的 新 OPA2323 器件。 此器件比先前测试的器件具有更高的带宽和压摆率、并可能产生更好的结果。  

    如果您还有其他问题、敬请告知。
    谢谢!

    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    积分器的输出(品红色波形)看起来如我们所期望的(鉴于输入波形不是我们预期的那样、出现了一些误差)、是什么导致积分器损坏了?

    此外、我并不知道压摆率会根据我们的输入电压发生变化。  我们根据数据表压摆率设计了器件规格、如果该压摆率根据我们的输入进行变化、您能告诉我如何调整数据表压摆率、以便我们可以在测试之前拒绝不可行的器件吗?

    此致!

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    抱歉、我认为我误解了此应用中被视为"好"或"可取"行为的什么、以及"异常"行为是什么。 我附上了一张 PowerPoint 幻灯片、该幻灯片整合了您提供的所有示波器照片、并标记了您上一篇文章后面的"我的理解"。 请帮助您澄清您试图删除的错误。  是否重点关注输入以消除失真? 或积分器波形的频率或形状?  

    e2e.ti.com/.../Integrator_5F00_circuit_5F00_e2e.pptx

    您基于应用的压摆率规格是什么? 转换速率是输出变化速率、 大输入信号 因此,对于一些具有压摆升压的设备,较小的输入差分电压将不足以实现预期的压摆率行为。  我们在此提供了一份应用手册、其中详细介绍了压摆率: https://www.ti.com/lit/pdf/sloa332

    因此、我们建议测试 OPA2323 、以查看这是否有助于解决应用中出现的此类问题。  如果您在这方面需要帮助、请告知我们。  

    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    我现在明白了、谢谢。  是的、您认为积分器输出存在失真、我将失真归因于输入被"分离"。  因此、我们重点一直在尝试了解反相输入受到影响的原因及其与蓝色波形相关联的原因。  任何关于为什么会发生这种情况的想法都是很好的。

    您共享的 PowerPoint 中列出的未知器件是我们的基准(电路板上的当前器件)。  它与仿真器件 LTC6247上的器件型号相同。  我们的目标是实现3V/us 以上的压摆率。

    我们将查看 OPA2323、感谢您的建议。

    此致!

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    那么、在 LTC6247和 TLV9062行为之间、哪个是所需的输出波形(积分器侧和比较器侧)? 似乎 也有一个与时间刻度的差异。  

    LTC6247:

    TLV9062:  

    谢谢!
    此致、
    阿什利

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    尊敬的 Ashley:

    LTC6247是所需的行为。  我意识到这些图像在两个不同的差分电压下、因此我在相同电压下附加了相同的图。

    左侧是 LTC6247 (我们的基准)、右侧是 TLV9062。  希望这对您有所帮助。

    此致、

    瑞安·多诺霍

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    您好、Ryan、  

    理解、感谢这些新图像并阐明了基线行为。  

    "输入分离"的行为是由于输入差很小、输出电压变化不够快。 然后、该失真效应可能会影响比较器输出。 要获得更低失真信号、您需要具有高带宽和高自然压摆率的器件。  这就是我们推荐 OPA2323的原因、因为该器件具有较高的自然压摆率。  

    此致、
    阿什利