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[参考译文] THP210:FDA 衰减器配置稳定性分析

Guru**** 1818760 points
Other Parts Discussed in Thread: THP210, THS4541, 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/1356198/thp210-fda-attenuator-configuration-stability-analysis

器件型号:THP210
主题中讨论的其他器件: THS4541TINA-TI

您好!

我打算将 THP210用于电能计量应用。 连接到 THP210的传感器提供非常高的输出阻抗(传感器是 kV 电压应用的电容分压器)。

那么、我应该为输入和反馈使用值非常大的电阻器。 兆欧姆范围内。

THP210将用于进行负增益约为-4.4dB 的单端至差分转换。

Rin 电阻约为3.3mega 欧姆、Rfb 约为2兆欧姆、和一个20pF 的小电容在//中使用 Rfb。

我将使用特定的布局来避免寄生杂散电容、尤其是在 THP210的输入区域、我不知道是否应该再考虑一个因素来实现这样的设计、 但是、当我在数据表上阅读以下陈述时、我试图接受 TI 培训、但找不到:

高反馈电阻值(RF > 100 kΩ)与放大器输入电容相互作用、在
会由反馈网络进行衰减。 必须添加补偿以补偿可能的不稳定源;请参阅 TI
高精度实验室 FDA 稳定性培训、提供有关设计合适补偿网络的指导。

我在 TI 网站上找不到 FDA 稳定性培训、我找到的唯一视频是关于增益和相位裕度、更不用说大值反馈电阻器和稳定性。

我们如何在衰减器配置中定义相位裕度/增益裕度方面的稳定性标准?

示例(我使用 LTSpice 仿真器)电路波特图:

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    这偶尔会出现、这里讨论了稳定性和修复、  

    https://www.planetanalogue.com/are-inverting-attenuators-with-voltage-feedback-op-amps-inherently-unstable-and-why-might-you-want-to-apply-them-insight-11/

    此外、在 THS4541数据表中、我们讨论了如何为我在其中提到的 FDA 设计衰减器。  

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    Michael、您好!

    感谢您分享此资源。 这让我对 TI 高精度实验室系列 FAD 稳定性的理解充满信心、您或许可以确认:

    对于衰减器配置、要确信稳定性的方法是查看 NG 而不是 LG、并使用 AOL 波特图而不是 ACL。

    相位裕度是在第一个极点(Aol 波特)之前减去相位值和 NG 线和仍然处于 Aol 波特的增益值之间相交点处的相位值所得到的相位量。

    例如:

    上面的示例显示 NG 值为2MR/3.3MR +1 = 4dB、我添加 L1和 L2来绘制 AOL 波特图而不是 ACL、我不关心直流点附近的相位值、我在放大器的第一个极点之前获取相位值。 这会向我显示一个180-(93+14)=73C 的相位值、您同意吗?

    此致、

    弗洛里

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    如果您将其连接在一起、很难看到并响应、那么我就可以在 LTSpice 中运行该 LT 图、

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    当然、这里是我使用的 ltspice。
    e2e.ti.com/.../LPVT_5F00_stability_5F00_spice.zipe2e.ti.com/.../LPVT_5F00_stability_5F00_spice.zip

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    谢谢、我今天很忙、明天再来看看。  

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    好的、Briquel、我在更经典的 LG 分析中重新绘制了原理图 、其中我使用直接 L 反馈1GH 在直流条件下打开了环路、 然后在求和节点断开差分反馈、添加1pF 输入、并感测环路周围的增益和相位、 通过这些99.97mF 电容器在 FDA 输入端注入差分测试信号- 1m Ω 系列有助于解决数字抖动问题。 很多东西在相位内发生、但是的、在这种仿真中(如果我设置的是正确的相位极性)、您可能具有64度的相位裕度、您可能会通过对输出点噪声到高 F 的闭环仿真来检查是否存在尖锐的尖峰。

    它不允许我上传修改后的.asc 文件、如果需要、您可以离线联系我、或者也许 TI 人员可以在 TINA 中重做这个原理图。  

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    Michael、您好!

    谢谢你。 使用 TINA-TI 中上述文章中相同的开环 THP210电路、可产生64度的相位裕度。

    TINA 文件: e2e.ti.com/.../THP210_5F00_stability_5F00_5_2D00_1_2D00_24_5F00_method_2D00_b.TSC

    THP210具有输入共模电压(VICM)范围要求、其中 FDA 输入端子处的电压需要 VS+和 VS-电压电源至少提供1V 的余量。 上面的衰减器电路可支持高达 VIN=±5Vp 的单端输入信号而不会出现问题、但在输入信号振幅较大时将超出输入共模范围、因为器件在输入端子处需要高于 GND 的1V 输入共模余量。  如果您有任何问题、请告诉我。

    谢谢。此致、

    路易斯

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    您好、Luis:

    实际上、THP210具有1V 的输入余量。 我们的传感器电压高达+/-7.6V、但输出阻抗约为50kr、因此我们的电路设计可针对+/-7.6V p 实现1V 的余量。

    附加了我们的 ltspice 文件。

    此致、e2e.ti.com/.../THP210.LIB

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    您好、Briquel:

    如果电路设计/信号链设计 在 THP210衰减器电路输入端的47nF 直流阻断电容器之前已经将传感器信号+/-7.6Vp 调节到大约+/-4.9Vp、并且确认 VICM 在仿真中具有足够的余量、请忽略我的评论。  否则、可能需要调整输入分压器或 THP210衰减。 如果您希望我查看完整的原理图、请告诉我、如果您愿意、我随时可以通过直接电子邮件与您联系。 上面的帖子包含 THP210.LIB 模型文件附件、但没有显示+/-7.6V 传感器仿真的信号链原理图。

    非常感谢。

    此致、

    路易斯  

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    事实上,我错过了随附的文件:)

    e2e.ti.com/.../THP210_5F00_trans.zip

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    您好、Briquel:

    正如您所提到的、输入共模看起来良好、支持 ±7.6V 信号。 :-)  

    TINA 文件:  

    e2e.ti.com/.../THP210_5F00_transient_5F00_vicm-_2D00_2.TSC

    如果您有任何需要、请告诉我、

    谢谢、此致、

    路易斯

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    感谢您关注我们的设计!

    此致、

    弗洛里