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[参考译文] OPA2171:输出在特定工作条件下与输入不匹配

Guru**** 1949050 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2990, OPA2171, OPA2607, OPA2991, OPA2992
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/1352607/opa2171-output-doesn-t-match-the-input-in-certain-working-condition

器件型号:OPA2171
主题中讨论的其他器件: OPA2607OPA2991OPA2992、OPA2990

嗨、团队:

客户使用 OPA2171在 LLC 拓扑中对初级电流进行采样。

它们使用并联 LLC 来扩展功率、并且 OPA2171用于对谐振回路中的两个初级电流进行采样。

当输出电压为650V 并在输出端增加满负载时、OPA2171有可能输出电压与输入不匹配。  频率为122K。

但如果改为 OPA2607、一切就会好。 OPA2607的失调电压更小。

原理图:

黄色:初级电流1 绿色:初级电流2 蓝色和紫色:OPA2171的输出

OPA2607:蓝色初级电流、紫色:OPA2607输出

e2e.ti.com/.../OPA2607.jfif

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    您好、Yishan:  

    这是意外行为、OPA2607是解补偿运算放大器、因此它至少需要增益6。

    您所绘制的配置增益为1。 请确认电路如图所示。  

    另外、请指定黄点处的电压(频率为122kHz)、是否为紫色接地(相对于5V)?  

    祝你一切顺利!
    Carolina  

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    您好、Carolina:

    我已经与客户进行了核实。 放大器的输入为0V 至2V、所有次级侧均为同一接地。

    我不确定放大器输出的预期结果是什么。 我将与客户核实这一点。

    到目前为止、您发现他们的原理图中有什么问题吗? (OPA2171是相同的原理图)

    谢谢你

    Yishan Chen

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    您好、Yishan:  

    感谢您提供更多信息。

    我运行了几个仿真、看起来即使存在 RISO 也会遇到稳定性问题。
    让客户拆下此电容器、并告诉我这是否能实现他们所需的行为:  

    祝你一切顺利!
    Carolina  

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    您好、Carolina:

    我和客户已经做了一些测试来找到问题。

    如果我们移除100nF 电容器、结果没有变化。 但我认为可能是因为原因 压摆率 .

    当我们降低信号幅度并保持相同的频率时、输出可以很好地跟随输入。

    但是、如果我们提高信号幅度、则输出将类似三角波、同时输入为正弦波。

    因此、我们做一些测试来检查它是否真的是转换速率问题。 当输入正弦波发生更轻微的变化时、我认为输出可以更好地跟随输入。

    请检查图像。

    蓝色是原始信号、黄色是运算放大器的输入、绿色是输出。

    因此、您能否提供另一款与 OPA2171引脚对引脚兼容的器件、这款熟悉的参数仅具有更高的压摆率? (这是紧急性)

    谢谢你

    Yishan Chen

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    嗨、Yishan、  

    感谢您提供更多信息。 具体看一下最后一个图像、所需的压摆率为1.19V/us。  

    客户还可以参考数据表中的图35部件的全功率带宽。 在给定的 Vpp (2.5V)下、OPA2171可支持的最大频率略低于100kHz (低于所需的122kHz):

    我建议客户试用 OPA2991:  

    祝你一切顺利!
    Carolina

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    您好、Carolina:

    我们已切换到 OPA2991、但似乎仍有一些不匹配问题。

    你在这里有什么想法吗?

    绿色和黄色是输入信号、蓝色和粉色是输出信号。

    我们保留1K 电阻器并移除电容器、直接发送到 MCU。

    我们已移除所有负载来进行测试。

    但在这里仍有一些延迟。

    谢谢你  

    Yishan Chen

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    您好、Yishan:  

    这是否也被删除?  

    它也会引入延迟。  

    祝你一切顺利!
    Caro

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    您好、Carolina:

    我们移除了电阻器和电容器来进行相同的测试。

    两者测量的结果相同。

    因为客户需要进行产品最终测试、且问题已解决了这么长时间。

    可能我们最终会丢失这个插座。

    你有什么建议吗?

    Yishan Chen

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    嗨、Yishan、  

    我建议客户从 OPA2991更改为 OPA2992。 以下是测试结果:  

    2.21V、900kHz (蓝色为输入、黄色为输出):  

    OPA2990

    OPA2991.

    OPA2992.

    信号底部(0V 和 V-)的轻微失配是输出尝试进入 V-但由于余量而无法达到 V-的位置、存在一些与过载恢复相关的时间、然后输出恢复到信号上。  

    希望这有助于我们保留插槽。 如果需要其他测试、请告诉我。  

    祝你一切顺利!
    Carolina

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    您好、Carolina:

    非常感谢您的支持。 问题得到妥善解决。 但这是我们想要发现的一个现象。

    双通道输入信号约为110K、相位差约为180度、但输出信号 处于相同相位。

    原因是什么?

    蓝色 和紫色是输入信号、绿色和黄色是输出信号。

    谢谢你  

    Yishan Chen

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    您好、Yishan:  

    很高兴听到客户正在使用 OPA2992进行评估、您能否确认设置与此类似?  

    祝你一切顺利!
    Carolina  

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    您好、Carolina:

    是、它们在输出端连接了100nF 电容器和1K 电阻器。

    谢谢你

    Yishan Chen

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    嗨、Yishan、  

    很有趣、我将尝试在实验中重新创建它。  

    祝你一切顺利!
    Carolina

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    嗨、Yishan、  

    我的设备已在实验室进行校准。 我希望他们能够在明天或第二天提供。  
    请预计在 EOD 6月20日前回复。  

    祝你一切顺利!
    Carolina

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    您好、Yishan:  

    我们有一些初步结果、但需要额外测试。 我从示波器上看到的是、285kHz 时的输入是2Vpp、您能否确认?  

    祝你一切顺利!
    Carolina  

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    您好、Carolina:

    输入信号为0.1V-1.8V、开关频率约为260kHz。

    谢谢你

    Yishan Chen

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    您好、Yishan:  

    我确认客户在实验室中看到的失真。  

    这是由于输出形成了 RC 滤波器、R=1k 且 C=100nF、具有-3dB 的1591Hz 低通滤波器。  
    客户是否愿意更改此值? 我可以帮助计算在不滤除整个信号的情况下稳定电路所需的最小 Riso。  

    祝你一切顺利!
    Carolina

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    您好、Carolina:

    非常感谢。

    您能否解释导致该结果的原因是 RC 频率响应?

    我发现输出信号频率与输入信号频率类似、如果-3dB 频率在1591Hz、我想当输入信号频率足够高时、所有输出信号都会有90度相移、但仍会保持相位差。

    您能帮助我解决这个问题吗?

    对于 RC 值、我认为我们现在可以保持这个值、因为客户端没有系统故障。

    再次感谢你。

    此致、

    Yishan Chen

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    嗨、Yishan、  

    RC 低通滤波器并不相同:  

    以下用户可以使用此在线计算器: RC 和 RL 无源滤波器计算器| Digikey Electronics

    对于输入:  

    对于输出:

    尽管第一个滤波器允许大多数频率至、并且 OPA2992支持"2.21Vpp、900kHz"(如后文所述)、但输出滤波器会显著抑制超过1.5kHz 的任何频率。  

    我认为沟通和客户看到的区别可能是由于手拉式电路造成的。 客户能否分享一下实际的原理图? 如果让客户觉得更舒服、我们可以在内部移动这个主题。  

    祝你一切顺利!
    Carolina

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    您好、Yishan:

    这个电路在我看来是非常不寻常的。 输入信号为122kHz、并通过全波整流加倍。 第二步是160MHz 处的低通滤波器、换句话说、几乎不执行任何操作。 第三步是缓冲244kHz (有谐波)、但存在过驱恢复延迟的风险(如果运算放大器输出电压达到 VOL 或 VOH)。 第4步是设置为1.6kHz 的低通滤波器、它将提供244kHz 信号的平均电压。

    当目标只是将输入电压平均为一个直流值时、这使得运算放大器的工作非常困难(高速时)、低速运算放大器可以很容易地完成一些操作。

    将10欧姆和100pF 替换为低得多的 LPF、例如1k 和 100nF