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[参考译文] OPA2210:用于仪表前端的 CMRR

Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA2210, OPA2140, INA849, INA851, PGA855
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/1370869/opa2210-cmrr-for-a-instrumentation-front-end

器件型号:OPA2210
主题中讨论的其他器件: OPA2140INA849INA851PGA855

工具与软件:

尊敬的 TI:

我将 OPA2210用作分立式仪表前端、这样:

我正在评估电路 CMRR、并根据我的结果、OPA2210提供的结果比 OPA2140更差。

OPA2140:10kHz 时为-110dB

OPA2210:10kHz 时为-100dB

从他们的数据表中可以看出、我使用10kHz 点作为参考。 OPA2210提供~130dB 的增益、而 OPA2140是110dB。 所以尽管有如此巨大的差异、我希望 OPA2210能够提供更好的 CMRR 性能。 此外、我还希望两个器件的 CMRR 都更好。

您能为该应用提供帮助吗? 主要目标是实现至少达100kHz 的高直流和交流 CMRR

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    该电路对电阻器容差非常敏感。 您是否只更换了放大器芯片、或者您是否有两个具有不同电阻器的电路?

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    您好、郝

    [quote userid="428193" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1370869/opa2210-cmrr-for-a-instrumentation-front-end 您能为这个应用程序提供帮助吗? 主要目标是实现至少在100kHz 之前具有高直流和交流 CMRR [/报价]

    我不建议您制作自己的仪表放大器(IA)级。 我建议  在您的应用中使用 INA849 IA 或类似的稳压器。  

    在构建分立式 IA 级时、反馈电阻器匹配极为关键、其中分立式 PCB 布局附近的容差、温漂和寄生参数匹配至关重要。 了解 IA 的前端级很重要、但在分立式 IA 结构中很难实现、并期望获得出色的 CMRR 性能。  

    随附的是介绍反馈电阻器匹配挑战的应用手册。  

    https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/precisionhub/posts/dealing-with-rejection-instrumentation-amplifier-psrr-and-cmrr-part-ii

    https://www.tij.co.jp/jp/lit/an/slyt683/slyt683.pdf?ts = 1717599220345&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

    e2e.ti.com/.../_28002B002900_-What-you-need-to-know-about-CMRR_2D00_-The-instrumentation-amplifier-_2800_part-2_2900_-_2D00_-Analogue-_2D00_-Technical-articles-_2D00_-TI-E2E-support-forums.pdf

    因此、为了获得出色的 CMRR、假设大于80dB、您的反馈电阻器匹配需要优于100ppm、这在分立式 IA 结构中很难实现。   

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致!

    Raymond

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    您好!

    我只更换了放大器芯片。

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    您好、郝  

    我只替换放大器芯片。

    请说明。 IA 的前端使用了 OPA2140并被 OPA2210取代、因此观察到 CMMR 不佳。

    此致!

    Raymond

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    尊敬的 Raymond:  

    我在此之前曾考虑使用 INA851、我想它与 INA849同一系列? 在此阶段、我的目标是至少增益为5。 从数据表可以看出、两种 INA 都降低了增益误差和增益漂移>1时的增益漂移、在温度变化为20摄氏度时、目标增益误差小于0.1%。

    是的、我知道电阻器匹配至关重要。 在此电路中、电阻器是电阻器网络的一部分、即4x 10k 网络、跟踪时间为0.02%。

    但问题仍然存在、使用2140时、我可以获得更好的性能、2210提供更差的性能、因此我认为电阻器匹配应该是没有问题的?

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    是的、Raymond

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    您好、郝  

    但问题仍然存在、使用2140时、我可以获得更好的性能、2210提供更差的性能、因此我认为电阻器匹配应该是没有问题的?

    我想知道 CMRR 是如何测试的、在什么情况下使用了什么输入 VCM、以及如何比较结果。 两个运算放大器的输入 Vcm 范围不同、而且不像替换运算放大器那样简单、可以直接比较 CMRR。   

    这是 OPA2140的输入 VCM 范围。

    这是 OPA2210的输入 VCM 范围

    此致!

    Raymond

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    IA 前端是信号链的一部分。

    IA (x5)--PGA855 (x8)--PGA855 (x0.25)、并连接到 ADC。

    IA 由30V 和-4V 电压供电。

    共模信号是一个正弦波、偏移为6Vpp 和3V。

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    您好、郝  

    让我来探究一下 OPA2210和 OPA2140之间的差异。  

    IA (x5)--PGA855 (x8)--PGA855 (x0.25)、并连接到 ADC。

    是否在分立式 IA 的模拟前端之后使用 PGA855作为差分放大器级? 您能否在 OPA2210设置中将反馈电阻器降低10倍、并查看 CMRR 是否有所改善。 OPA2140使用 FET 拓扑、而 OPA2210是 BJT 技术。  

    我假设您使用您的设置来测量模拟前端的 CMRR  

    好的。

    Raymond

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    是的、PGA855在分立式 IA 级之后用作差分放大器。

    遗憾的是、由于电阻器位于电阻器网络中、因此可能更难以更改和提供电流。 我会看看我能做些什么。

    是的、CMRR 结果是使用该设置获得的。

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    您好、郝  

    您可以将并联的电阻器网络加倍或倍增、然后查看 CMRR 数字是否有所改善(尽管目前您可能无法获得确切的 R 值)。  

    请告诉我您将获得什么。 我仍然认为、您应该为您的设计尝试 INA849、保持增益> 100V/V   

    此致!

    Raymond

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    Raymond

    讲了一些想法后、我不认为偏置和失调电流会随频率的变化而发生那么大的变化? 因此它们应该只影响直流 CMRR、而不影响交流部分。

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    您好、郝

    我假设您的 CMRR 测量是单次设置、并且您要比较用于测量的两个不同运算放大器。 我想根据比较排除其他可变效应。  

    我在 OPA2210和 OPA2140中仿真了 CMRR、而 OPA2210的 CMRR 比 OPA2140更好。 仿真与数据表中提供的图相同。   OPA2210中的 AOL 也略优于数据表中的测量值 OPA2140。  

    CMRR 在整个频率范围内并不恒定。 OPA2210具有比 OPA2140更好的失调电压;OPA2140的 Ib 明显低于 OPA2210。 我仍然认为 OPA2210中的反馈网络未进行优化。  

    如果设置使用单封装的双路运算放大器、我可以假设每个运算放大器的 Ib 应该匹配。 否则、它们可能是另一个变量。  

    对于 OPA2140、反馈网络似乎足够满足需求、如 IA、Ib 和 Ic 中所示。

    对于 OPA2210、反馈网络似乎不足、如 Ic 中所示->可能需要使用更低的反馈电阻器。 如果我使用特定频率来监测 Ic、类似的结论似乎表明 OPA2210的反馈网络可能未进行优化。  

    在 IA 配置中、共模误差可以转换为差分误差、因为模拟前端不是苹果对苹果的比较。 我的猜测可能是这是基于您的数据进行的操作。  

    由于使用电阻器网络作为反馈网络、因此可以更轻松地相互并联另一个相同网络、并查看 CMRR 是否会受到影响、  

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致!

    Raymond

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    如果我使用特定频率来监控 Ic、类似结论似乎表明 OPA2210的反馈网络可能未进行优化。

    您能再详细说明一下吗?

    这是否意味着、您可以看到特定的频率分量也出现在 OPA2210的 Ic 上?

    从仿真结果可以看出、OPA2210的 Ic 图更厚、我想噪声更大吗? 但它们的幅度相同(210E-15与158E-15范围)

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    您好、郝  

    OPA2210的反馈网络的电流反馈电流需要比 OPA2140高约600倍(Ibias 以直流为单位的典型值)。  

    如果运算放大器中的反馈电流小于 Ib 电流、它可能会在不正确的运行点运行、从而导致 CMRR 较差、Vos 增加和与频率相关的误差。  

    我想您实施的是单个 CMRR 设置、并比较了两个 IA 的模拟前端设置、似乎反馈网络的差异可能是唯一可能导致 CMMR 结果不佳的潜在错误。 这就是我建议减小反馈网络值的原因。  

     

    在直流扫描中可能很难看到这一点、也许10kHz 下的交流频率 更为明显。   

    此处的仿真也存在限制。 我想您已经检查过大多数可能通过比较(基于您迄今为止提供的信息)使 CMRR 降级的相关变量。 唯一的证明 是在您的设置中检查它。 如果设置正确(如果其他相关变量可以比较)、我不明白为什么 OPA2210的 CMRR 应该比 OPA2140更差。  

    如果您有其他问题、请告诉我。  

    此致!

    Raymond  

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    您好、郝

    如果问题已经解决、请告知我。  

    此致!

    Raymond

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    尊敬的 Raymond:

    我没有时间做实验,所以我想保持这个开放更长时间。

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    您好、郝

    如果您有机会重新访问测试、请告知我们。

    此致!

    Raymond