[参考译文] PGA855EVM：超出 VICM 后/输入达到饱和时的行为

您好、Hao、

运算放大器或仪表放大器上的静态电流消耗规格表示器件在无任何负载或输入信号的情况下处于静止状态时的偏置电流消耗。 然而、在设计电路模块时、设计人员必须制定功率预算以考虑放大器的最坏情况负载、即系统在最坏情况负载下的最大幅度和频率信号。  

PGA855仪表放大器电流消耗预计会随着差分信号的增大而增加。  对于大多数仪表放大器、可编程增益放大器或分立式增益放大器解决方案也是如此。   

由于 PGA855是一款仪表放大器、因此 它依靠内部精密电阻器网络在电路中生成所需的增益或衰减。 差分输入电压被馈送到一对匹配的高阻抗输入电流反馈放大器中。 精度匹配的增益电阻网络用于放大差分输入电压。 随着差分输入信号振幅的增加、第一级前端放大器将差分信号馈入该内部电阻器网络。 增益或衰减的信号随后驱动通过5kΩ 电阻器网络实现的全差分输出级放大器。 输入级上增益电阻器网络的有效阻抗在几 kΩs 范围内。   √级被设计成在7.8nV/ kΩs Hz 时实现相对低噪声密度；因此、电阻器的阻抗保持在相对较低的水平(在几 k Ω 的范围内)、以减少电阻器产生的热噪声。 请参见下图。

要回答您的问题、电流消耗的大部分增加都是由于馈入内部电阻网络的差分电压造成的、这是预期结果。 例如、当使用增益=1的 PGA855时、如果在有效线性工作范围内使用该器件、并施加10V 的大差分输入信号、则该器件的总电流消耗可以达到~μ A 13mA 左右。 电流消耗增加的部分原因是反馈电阻网络上的电流消耗。 放大器饱和也可能略微增大电流。  

 建议对给定增益条件下最坏情况差分电压的功耗进行预算；使用软件检测放大器的输出何时达到满量程或过驱动、并切换到较低的增益设置以避免饱和。  然而、当存在较大的差分输入信号时、放大器预计会消耗更多电流。  请记住、其他仪表放大器和提供低噪声性能的可编程增益放大器将采用类似的电流消耗模式、因为功耗与噪声/带宽性能之间需要进行权衡。   

谢谢、此致、

Luis  

尊敬的 Luis：

TI 是否有工具可以提供各种信号电平和增益设置下的估算电流消耗？

或者如何 估算功率预算？

您好、郝  

PGA855上带有差分信号的大多数内部电流消耗将通过输入级的内部电阻器网络来实现、并通过输出级的电阻器网络来实现。 如果 PGA855正在驱动任何负载、则需要考虑输出电流。  我认为输入级的内部电阻器网络在2kΩ 周围有标称阻抗、并且 FDA 输出级的每个电阻器都是5kΩ。  这些电阻按比例精确匹配、可提供低增益误差和漂移、但电阻的绝对值可能会 随器件、工艺和温度变化保守地变化±15%。

我们可以为您提供电流消耗的详细信息。  请确认电路的详细信息：

1) 1)输入和输出级电源的电源是+30V、-4V？ 是否存在任何其他我们应该估算的条件？   VOCM 引脚是否始终偏置在1/2 Vs、或者每种情况下的 VOCM 电压是多少？  

2) 2)您在该系统中使用的最大差分输入电压和增益组合是多少？  信号的最大频率是多少？  

如果您有一个原理图显示在 PGA855的输出端连接的负载、RC 滤波器或电路、这可能会很有帮助。

谢谢、此致、

Luis  

1) 1)是、输入和输出电源均为30V、-4V。 VOCM 引脚悬空、因此应在内部将其偏置在1/2 Vs。

2) 2)最大差分电压为25V、增益为0.25V/V 我们有兴趣了解增益为1和0.5时的25V 条件。 (我们目前正在处理这个电流消耗、并且想知道其他增益设置在25V 时是否具有更好的电流消耗)。 最高频率为100kHz、但电流有多不同？

3) PGA855将驱动其他一些放大器的输入、因此属于高阻抗负载。 未连接 RC 滤波器。

您好、郝  

要了解 PGA855器件的电流消耗、可以更轻松地分别分析器件的输入和输出级。

-输入级电流消耗主要随给定输入共模的差分输入电压成正比变化。 当使用 G=1或衰减时、放大器级不同、内部电阻网络负载会略有变化。 作为共模的函数、电流消耗在一定程度上相互依赖、但电流消耗主要受差分输入信号的影响。

-当器件在有效范围之外工作时,只要输入的绝对电压不会过驱并保持在输入级电源电压范围内,则电流不会显著增加。

-输出级是一个增益为1V/V 的传统全差分放大器(FDA)、因此输出级电流消耗可以作为传统 FDA 进行建模。  输出级增益电阻网络由5kΩ 电阻器组成。 在输出级为5kΩ 电阻器网络馈电时、输出级电流消耗随差分信号和馈入第二级的输入共模而变化。  

-当使用 G=1V/V 时,总的最大电流消耗将在25V 差分电压下发生  这是因为当使用 G=0.5V/V 和 G=0.25V/V 的衰减时、输出级看到的信号较小、差分电压为12.5V 和6.25V。   

-如果 PGA855仅为高阻抗放大器级供电,则几乎不依赖于信号频率,假设 FDA 输出端的容性负载非常小或没有显著的容性负载。

我将与设计一起提供 最大流耗的估计值。 25V 差分输入信号时、电流消耗最高、在 G=1时；在 G=0.5V/V 和 G=0.25V/V 衰减时、功耗更低。 根据快速基准测量、差分电压为25V 时的典型电流消耗测量值在 G=1V/V 时约为23.6mA、G=0.5V/V 时约为20.9mA、G=0.25V/V 时约为19.8mA。

请留出几个工作日。

谢谢、此致、

Luis  

您好、郝

与设计团队讨论过、进行蒙特卡洛仿真分析、并且假定温度范围为0°C 至80°C、则执行计算。

当 VIN_DIFF = 25V 且80°C 为(最坏情况)时、估计最大电流为 27.80mA (G=1V/V)

请参阅下表、其中列出了 G=1V/V、0.5V/V 和0.25V/V 条件下的典型和最大估算值  

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、感谢您提供的数据。

您还能提供高达125°C 的估算吗？

您好、郝

当然、请查看随附的具有高达125°C 的更新值的表。

如果您有任何需要、请告诉我。   

谢谢、此致、

Luis