[参考译文] THS4561：差分放大器输出错误

尊敬的 Sneha：

我在查看您的电路时、想知道您是否能够确认放大器的电源是什么。 一个建议是减小反馈网络电阻值。 偏置电流会导致产生偏移、而偏置电流会被大电阻值放大。 尝试10k 和100之类的器件应该可以帮助解决此偏移。

此致、

伊格纳西奥

伊格纳西奥、您好！

感谢您的答复。

电压源：

我们已尝试过100欧姆和10k 电阻器的电路。

1型：RI=100 RF=10k：

差分 Vi (V+- V-)= 3.73mV
差分 Vout (Vout+- Vout-)=  381.975mV

预期输出= 3.73*100=  373毫伏

2型：RI=10k RF=1MEG：

差分 Vi (V+- V-)= 4.63mV
差分 Vout (Vout+- Vout-)=  475.061mV

预期输出= 3.73*100=  373毫伏

仅惠斯通电桥/称重传感器：

无论何时单独执行、电桥/负载单元的电压均为 4.6532mV。

在仿真中、与放大器电路(类型1和类型2)相连时、负载单元的电压会下降。

输入侧电压(V+- V-)下降 0.923mV (3.73mV 而非4.6532mV) 和 0.023mV (4.63mV 而非 4.6532mV) 和-90度。

注： 在之前使用 Ri=100k 和 RF=1MEG 的共享电路中、我们不仅面临输出精度问题、而且没有遇到任何输入侧压降问题。

请推荐一些满足预期输出而不产生任何压降的想法。

尊敬的  Sneha：

感谢您对该应用的详细描述、为了限制任何负载影响、最佳选择是实现仪表放大器。 极高的输入阻抗将有助于限制这种压降、并且非常适合负载单元应用。 我在下面附上了三篇文章、重点介绍了这种放大器类型、并讨论了构建我们也提供的分立版本或集成版本的选项。

• 什么是仪表放大器？
• 分立式宽带宽 INA 电路(修订版 A)(TI.com)
• 比较双电源分立式放大器和集成式仪表放大器

此致、

伊格纳西奥

 伊格纳西奥、您好！

感谢您的答复。

我还需要读取负值。

以下是我们的设计的关键参数、

1.称重传感器电源电压= 5V  

2.称重 传感器输出电压= 1mV/V；5伏时、最大输出为5mV、最小输出为-5mV。

3. ADC 的 AVDD 电源电压为3V。 因为放大器的输出连接到 ADC。

4.因此增益为 Output/Input = 3V/5mV = 600。

INA 是单端的、因此我还需要检测负值。

请分享您 对此的见解！

尊敬的 Sneha：

在采用单电源的 INA 配置的情况下、您仍然可以设置电压以将 INA 的输出偏置到1/2 Vs。 这将允许在正向和负向进行差分测量。 如果您正在寻找具有 FDA 的解决方案、您可以考虑缓冲输入、以消除加载信号源时的误差。

此致、

伊格纳西奥

伊格纳西奥、您好！

感谢您的答复。

对于 THS4561、我尝试了使用 LMP2011、OPA2994、TLV2333和 LM7332作为输入缓冲器。 输入侧没有出现压降、但没有得到预期的输出。

具有缓冲器的 THS4561 OPA2994电路、增益100且 VCC = 5V ：

当 VCC = 5V 时、VEE = 0V：

差分输入(V+- V-)= 4.6555mV

预期差分输出(Vout - Vref)= 4.6555*100 = 465.55V

仿真差分输出(Vout-Vref)=  469.45V

差异=  3.90伏

该差异针对不同的差分输入以及 1V 至9V 的范围发生变化。

当我给出 VCC = 3V 或增益= 500时、仿真结果窗口不会弹出。

2.对于 INA、我尝试使用 INA826、OPA235、OPA4354、ADA4945和 AD620。 输入侧没有电压降、我得到了电源电压5V 和增益100的预期输出。 当电源电压为3V 且增益为500 (这是我的要求)时、我没有获得预期的输出。

增益为500且 VCC = 5V 的 OPA4354电路 ：

当 VC = 5V Vref-=-5V VC = 2.5V 时：

差分输入(V+- V-)= 4.6555mV

预期差分输出(Vout-Vref)= 4.6555*500=2.3277V

仿真差分输出(Vout-Vref)= 2.4508V

差异= 0.1231伏

当 VC = 3V VC -=-3V Vref = 1.5V 时：

差分输入(V+- V-)= 4.6555mV

预期差分输出(Vout-Vref)= 4.6555*500=2.3277V

仿真差分输出(Vout-Vref)= 939.961mV

差异= 1.3877V

在上面的电路中、我们可以看到、当 VC = 3V 时、输出电压误差较高。

请给出您的建议。

尊敬的 Sneha：

对于第一个电路、缓冲器级和 FDA 级有两个主要的误差源。 为了大大减少来自缓冲级的误差、我建议执行一个更加精确的 FET 输入器件。 其中一个选项类似于 OPA2810。 但是、大多数误差将来自 FDA 级。 FDA 的典型失调电压为50uV、但在高增益配置中、输出端的失调电压将在 mV 范围内、这正是仿真所显示的。 至于您拥有的设置、将电源设置为3V 没有任何问题、您能告诉我当切换到 VOCM=3V 时 VCC 引脚设置为什么吗？  

对于第二个电路、当您还将 VC 更改为3V 时、您是否也要调整 VCC？

此致、

伊格纳西奥

 伊格纳西奥、您好！

对于第一个电路、我们没有设置 Vocm。 Vocm (1.5V 或2.5V)被预设为电源电压(3V 或5V)的中点。 对于该配置、我们已将 Vocm 引脚和一个电容器接地。

对于第二个电路、VCC 是5V 恒定电压、我们将 VC 改变为3V 和5V。

请为此提供解决方案。

谢谢！

您好、Sneha、

 伊格纳西奥不在办公室,但明天会回来。 与此同时、我看过了您的问题、并且想知道对于您的 INA、您将电源设置为同一个节点、VC。 这是否有意为之？ 负电源的电势应低于正电源、并且 OPA4354的最大差分电源建议值为5.5V。 因此、建议 VS+和 VS-不大于5.5、绝对最大值为7.5V。

 对于  THS4561、Ignacio 将能够使用您的 Vocm 设置重新仿真、并尽快与您联系。

谢谢！
西马

尊敬的 Sneha：

对于带有 FDA 的电路、我能够在更改电源和增益时获得结果。  

对于第二个电路、得到错误结果的原因是器件的输出范围受到限制、因此这也限制了两个输出之间的差异。 如果您探测 INA 的输出、您将看到一个输出电压波动、其增益为500V/V、电源电压为3V。 虽然该模型在电源高于数据表中建议值的情况下正常工作、但器件确实具有与上述 Sima 类似的电源限制。 因此、在使用增益和电源的情况下、实际的器件将无法在其电流配置下工作。 您能够将输入设置为中位电压吗？ 这意味着负载单元当前强制 V+和 V-约为2.5V。 如果将负载单元设置为-5V、而不是接地、则输入将设置为1/2 Vs、有助于输出不是轨。 这会更改4.655mV 值、但可在电路的增益中加以考虑。  

此致、

伊格纳西奥

尊敬的 Sima 和  Ignacio：  

感谢您的回复！

我们需要 FDA、INA 或 PGA 来获得550的增益。

放大器的电源电压必须为3.3V、而负载单元的电源电压仅为5V。

请推荐一些在550增益上具有良好精度的放大器。

谢谢！

尊敬的 Sneha：

根据您前面提到的电压要求、很难使用 INA 配置、因为您的输出范围相当有限。 然而、FDA 配置可以在如此高的增益下工作、FDA 的失调电压将是相对较大的误差源。 我会详细介绍我们的产品系列、并向您提供潜在的选项。

此致、

伊格纳西奥

伊格纳西奥、您好！

感谢您的支持。 将在我们的应用中检查此内容。