[参考译文] OPA387：使用作为积分器不符合预期

Gene、

有了这些问题、细节决定不了、尤其是关于电路直流偏置。  但是、由于您的几乎所有原理图节点都在外层空间浮动、因此我在这里几乎没什么可做的、我只能说使用我们的来检查 INA826的线性度  Vcm 与 Vout 计算器 -见下文。

您可以通过单击以下链接下载免费版的 TI 模拟工程师计算器： https://www.ti.com/tool/ANALOG-ENGINEER-CALC

由于您声称 OPA387的集成电压低于1.8V、因此最可能的原因是偏置电路。  但是、由于您展示了大多数节点都是悬空的、因此我不确定 人们会如何期望任何人给出明确的答案-在此只能进行推测。  

话虽如此、TLV9061和 OPA387之间的主要区别在于、OPA387是零温漂放大器(斩波器)、其源 电阻应限制为10k、以防止上述电阻器上的输入偏置电流尖峰(由闭合/打开前端开关引起)转换为较大的失调电压 (见下表)。  根据此测量、您的330k 电阻比 OPA387建议的最大值高33倍、因此、您应该改用 OPA392等线性运算放大器。

https://www.ti.com/lit/wp/sboa586/sboa586.pdf?ts = 1725581253987&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fsitesearch%252Fen-us%252Fdocs%252Funiversalsearch.tsp%253FlangPref%253Den-US%2526searchTerm%253Dchopper+op+amp+benefits%2526nr%253D180

Gene、

Marek 在未来几周的商务旅行中、因此在他缺席的情况下、我将继续为这个问题提供支持。   

首先、让我来确保我了解您电路的目标。  我想您正在尝试强制使用积分器、以将 Vref 驱动至强制 INA826的 Vout 等于2.5V 的电压。  下面的 I 对此进行了说明、其中 INA826中具有0V 差分输入和100mV 差分输入。  在这两种情况下、INA 的输出都被强制为2.5V、积分器在第二种情况下会将其输出从2.5V 调整为2.6V、以补偿100mV 的差分输入。  我想这就是你要努力实现的目标、但我想确认一下。

假设上述行为是您需要的、那么问题就是为什么它适用于 TLV9061、而不适用于 OPA387。   下面是有关设计的一些评论和问题、应该可以帮助解决这个问题。

1. 我假设您需要 OPA387与 TLV9061、因为您需要非常低的失调电压。  对吗？   
2. OPA387是一款斩波放大器。  与 TLV9061等其他 CMOS 器件一样、偏置电流不是恒定的超低直流值。  存在周期性发生的偏置电流瞬态、其幅度可能会很大。  我们有一个文档  优化斩波放大器精度 介绍了此类放大器的详细信息。  Marek 在此处提供了最大电阻的表和图。  我知道、与图形所示的情况相比、您得到的偏移很小、但该图针对的是纯电阻式运算放大器电路、而不是积分器。  我认为偏置电流瞬态可能会破坏积分器电路的运行。
3. 我们有一些斩波放大器对源阻抗不太敏感。  如果您不需要宽带宽、则 OPA333对源阻抗的敏感度最低。  也许这对您的设计来说是一个更好的选择。
4. 根据您的 Vos 要求、您可能需要考虑非斩波精密运算放大器(无偏置瞬态)。  OPA392是一款良好的低失调电压非斩波器产品(它通过封装修整实现了低 Vos)。
5. 您是否使用示波器查看运算放大器输出？  可能是斩波和/或稳定性产生的交流干扰导致了问题。
6. 您可能希望/需要一个与积分器电容器并联的反馈电阻器。  这有时被称为"实用积分器"、因为理想积分器有时会饱和或存在稳定性问题(  https://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_6.html )。

长话短说： 我不能完全确定为什么 OPA387的效果不好、但我认为 Marek 正走在正确的轨道上、这与斩波问题有关。   

我希望以上意见能帮您解决问题。

此致、艺术

Gene、

输入电压源称为"V3"。  在第一种情况下 V3设置为0V、在第二种情况下 V3设置为0.1V。  TINA SPICE 具有一个糟糕的特性、即源名称非常接近于它被分配给的值、因此在它确实为"V3 0"时、它看起来像"V 3.0"。

我现在了解您需要 OPA387的原因。  斩波放大器和自动置零放大器是两种类型的放大器、它们使用内部校准来最大限度地减少失调电压。  这些类型的放大器统称为"零漂移"放大器。  通常、人们选择这类放大器以实现低输入失调电压和低温漂。  它们也是唯一没有1/f 噪声区域的放大器类型。  也就是说、噪声在整个频率范围内是平坦的、在低频下不会增加。  遗憾的是、大多数经优化后可在5V 电压下运行的放大器都是 CMOS 放大器、往往具有与  OPA392相当的1/f 噪声。  在1/f 噪声方面、双极放大器的性能优于 CMOS、可在5V 电压下工作、但通常具有共模和输出摆幅限制。  如果您不需要轨到轨 I/O、那么良好的低噪声双极器件可能非常适合您。

最后是关于电路总体噪声的。  我认为您的 INA826的增益为1V/V  INA626是双极器件、因此具有低1/f 噪声。  不过、它确实有1/f 噪声( 1Hz 时约为350nV/rtHz)。  假设 INA 增益为1V/V、运算放大器噪声将直接增加到 INA 噪声中。   考虑到这一点、是否务必使运算放大器的1/f 噪声保持在较低水平、因为 INA 将占主导地位？  您可能担心积分器的噪声增益在低频时增加、因此运算放大器更为关键。  我只是想理解并证明这一要求是合理的。

如果平坦1/f 噪声确实是重要的要求、那么我们应该考虑斩波器。  我认为 OPA387在仿真中不存在问题、但模型未涵盖斩波偏置电流瞬态、因此可能没有看到所有问题。  

我认为 尝试非斩波放大器(除了  TLV9061)也很值得。  即使 OPA392不满足噪声要求、它也是一个不错的选择。  如果此器件运行良好、这往往表明斩波可能是问题所在。

最后、根据您的时间轴和紧急程度、我可以在实验中看一看。  我可以测试斩波放大器、看看我是否能重现您看到的问题。  这需要一些时间、因此如果这很紧急、我可能不会符合您的计划。  如果您想遵循此方法、请向我发送 E2E 朋友请求、我们可以交换电子邮件以直接进行沟通。

此致、艺术

Gene、

我刚刚给您发送了我的直接联系信息。  我将关闭该请求单、因为我们可以通过电子邮件继续讨论。

艺术