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[参考译文] OPA858-Q1:OPA858-Q1

Guru**** 2527720 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA858

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/1466027/opa858-q1-opa858-q1

器件型号:OPA858-Q1
主题中讨论的其他器件:OPA858

工具与软件:

标题 :重复使用后的运算放大器行为差异:可能是焊接问题还是 PCB 材料问题?

团队成员、您好!

我在使用两个相同的缓冲器电路板时遇到了一个问题、我试图了解它们的性能有何不同。 我怀疑这可能与处理/焊接工艺或 PCB 材料有关。 以下是详细信息:

消息

  • 两个电路板都配置为简单缓冲器(同相单位增益)。
  • 输入和输出连接到 SMU 以进行测试(提供电压作为输入并获取输出)。
  • 两种器件均在电源电压(+5V 和0)下运行
  • 只有运算放大器焊接在电路板上、而没有其他 元件焊接。  

观察结果

  • 电路板1 (其中 R25 R24电阻器位于此处)
    • 偏置电流和偏移电压值与数据表相同 放电电电流。
    • 在进行2-3个实验后 电源的静态电流超出数据表限值 、表示可能损坏。
    • 如果更换运算放大器、运算放大器将再次开始正常工作、其值与数据表中的值匹配。
  • 实验板2.
    • 偏置电流和偏移电压值远高于数据表中的值 缓慢上升和下降。
    • 经过2-3次实验、此运算放大器还开始将大量静态电流推入超出指定限值的范围。
    • 替换运算放大器 会将结果作为缓冲器、但这些值与数据表中的值不同;它保持不变。

问题

  • 为什么一个电路板具有数据表中给出的值 而另一个则不是? 这可能是因为 焊接问题、组装过程中的处理或 PCB 材料差异(一个板由 FR4制成、一个板由 Rogers 制成)
    • 我不知道能否使用 PCB 材料 (Rogers 与 FR4)可能会影响运算放大器的性能。 材料差异是否会导致失调电压或偏置电流不一致?
  • 为什么在几次实验之后、运算放大器开始消耗过多的静态电流 会怎么样?
    • 这可能是结果 热过应力或电过应力 发送功率?
    • 是不是有可能 几个周期后会在运算放大器内发生损坏 或者运算放大器是否暴露在其安全工作范围之外的条件下、即使它最初工作正常?

以下是两个电路板  第二个电路板结果的测试结果:

第一个电路板结果

这种行为可能是由什么原因造成的 或焊接问题而造成的 ?如果焊接可能是问题、请告诉我注意什么预防措施(温度等)。 例如、运算放大器是否在组装或后续处理期间损坏? 我可确保 ESD 保护。

那么、您能帮助我 在简单缓冲器模式下解决问题吗?

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    抱歉 Sir 相同的图像重复太多次. 请忽略重复两次的结果图像。

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    您好 Deepthi、

     感谢您提供有关该问题的详细信息。 这里的板材料应该不是问题所在。 我还有几个问题:

    1. 当您提到仅焊接在电路板上的运算放大器而没有焊接任何其他组件时。 这是否包括电源处的去耦电容器? 如果未焊接、您是否包括这些电容器并重新运行测试?
    2. 2-3个实验后、两个电路板是否都需要一致地更换放大器。 那么、重新分配之后、它会在一致地运行2-3次后再次发生故障?

    谢谢!

    SIMA  

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    感谢回复团队、

    1.对不起前面的困惑。 我提供的结果是通过获得的 焊接在电源的去耦电容器 . 在此设置中、电路板上仅存在去耦电容器、一个用于从电源提供输入的端子块以及运算放大器。 未焊接任何其他元件。

    是、在一个电路板上、当静态电流显著增加时、拆焊和焊接新的运算放大器会使静态电流恢复到数据表中提到的值。 在此期间、我记下了缓冲器的特性、但偏置电流和偏移电压不正确。 但是、第2次或第3次运行后、静态电流开始再次增加。

    同一个电路板上的一切正常(根据数据表规格)、我仅更换过运算放大器两次、更换前后的结果保持一致、并保持在数据表规格范围内。

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    您好 Deepthi、

      感谢您提供的信息! 很抱歉、我没有在第一个回复中包含此内容、我只是注意到您在输入端测试高达5V 的电压、这是否正确? 在这种情况下、设置为+/-2.5V 电压电源配置的器件的最大电压范围在输入端为-2.5V 至1.1V (绝对最大值为电源电压的+/-0.5V)。 您是否能够在这些值之间重新运行测试、并在每次第二次或第三次运行后更新我们是否仍然损坏?

    谢谢!
    SIMA  

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    好的,但当我去10meg 和1meg 欧姆电阻作为 Rf 和 Rg 为什么我的输出在2.09V 被削减。 为什么它不增加或减少即使我正在改变输入电压,我工作在+5和0V 电源与 VCM =3.4V ,这个运算放大器是不适合兆欧电阻作为反馈. 您能告诉我为什么此电阻器配置未按预期获得结果吗?

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    您好 Deepthi、

     由于 OPA858具有输入 CMOS 结构、因此具有很低的输入偏置、但如果由于稳定性不需要、我们仍然不建议使用非常高的电阻值。 这是否仅在使用高电阻值时发生?

    谢谢!
    SIMA

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    谢谢你这么多的答复 ,

    我 GΩ 在具有1k Ω 反馈电阻的跨阻放大器(TIA)配置中使用 OPA858。 但是、我注意到当 RF > 100 kΩ 时会出现稳定性问题。 OPA858是否适合这一高增益应用? 如果是、我如何确保稳定运行并确定正确的运行点? 我选择了该运算放大器、因为 lt spice 仿真与我的约束条件相匹配。 您能帮助我与这个团队吗?

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    您好 Deepthi、

      在 TIA 配置中、1G Ω 反馈电阻器可能过高、但 OPA858应在 M Ω 范围内工作。 这种稳定性可能源于您的输入与反馈电容器。 您的输入和反馈电容是多少? 或者是否测试时没有二极管(输入电容)?  

      为了通过仿真确定稳定性、下面有两个示例:(在0dB 交叉处高于45度相位裕度的任何情况都被视为稳定)

      第一版:

     第二版:

      我使用 OPA858尝试了该方法、电阻为1M Ω、配置如下:

    谢谢!

    SIMA

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    主席女士、请你澄清一下这方面的疑问。

    现在、我要在没有任何输入电容和反馈电容的情况下进行测试、因为我只检查直流电流。 我不使用二极管作为输入源;相反、输入将来自另一个器件。 但是、PCB 寄生电容仍然存在。 对于实际应用、我需要在10kHz 带宽内工作、因此我将在相应的仿真中包含适当的反馈电容器。 由于我不使用二极管、所以我在分析中忽略 C_DIODE。

    关于稳定性分析设置、我所知道的是、为了检查稳定性、我们通常会在反相端断开环路、并在反相端和反馈网络之间施加电压源、同时将输入接地。 但在本例中、我不确定 V_fb 代表什么以及应该应用于 Vfb 和 V_G1的对象。 此外、您分享的增益图是显示 V_OUT/V_G1还是其他一些?什么是 VFB?它是接地? 您能解释一下吗?

    此外、我注意到您的设置中具有极高的元件值、例如1 Tera-Farad (1 Tf)和1 Tera-Henry (1 Th)。 这些只是用于分析的理论组件、还是正在考虑用于实际实现? 在实际电路中、这种极值是不可行的。

    而是 OPA858最后一种情况下的相位裕度、即180-84.46 =96.54 或仅84.46  

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    您好 Deepthi、

     很抱歉响应出现延迟。 为了找到在不使用光电二极管的情况下测试基于 TIA 的器件的理想方法、我建议使用电压源、并在放大器的反相引脚的输入端添加一对无源器件、同时估算输入电容和反馈电容。 否则、由于缺少这些元件来添加极点/零点对、从而使 AOL +噪声增益交叉移动到 AOL 的第二个极点以上、尤其是在使用解补偿放大器时、整个系统可能无法稳定。 下面随附的 PowerPoint 展示了如何使用此方法(幻灯片41和42)

      在10kHz 带宽下、通过稍微增加反馈电容、可以更轻松地实现这一点、但要确保1 +(Ctot/Ctf CF)大于7V/V 以确保器件稳定性。

      对于稳定性问题、您是正确的断开环路。 Vfb 和 Vout 指的是节点、在这些节点中、它们用于查找 AOL、噪声增益和环路增益。 在 AOL 和噪声增益交叉的地方、环路增益= 0dB、这是确定系统相位裕度的地方。 以下基于您断开环路的位置(在输入或输出端)的公式如下:

     我们有一个稳定性分析视频、对于更详细的信息非常有帮助: https://www.ti.com/video/4080235259001。请点击 高精度实验室视频系列 以了解稳定性系列中有关第10节的其余部分。

     适用于  该设置中的1 Tera-Farad (1 Tf)和1 Tera-Henry (1 Th)等极高元件值。 要更正这些值不可行、仅是用于在交流条件下开环分析的理论组件、但具有可进行仿真收敛的直流路径。 你不会在现实生活中这样做。  

     最后一个问题是、如果使用 OPA858时的相位裕度是180-84.46 =96.54 或仅84.46、则仅为84.46。 这是因为距离180度完全反相会导致完全不稳定(与 0度相距45度是安全区、而与180度相移90度是标准的、因为 AOL 的第一个极点(180-90)、介于90和0之间的任何相位裕度都将到达安全区)。 您正处于正确的轨道、提到从180减法、也就是说、如果仿真从不同于180的值开始、则您应该从起始点减法到180相位反转、以便能够计算相位裕度、但在本例中、仿真从180开始、因此无需减法。  

    e2e.ti.com/.../3201.Transimpedance-design-flow-using-high-speed-op-amps.pptx

    谢谢!

    SIMA  

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    我设计了一个增益为的反相放大器 7.5V/V 并且在处包含了 PCB 寄生电容 反相输入、同相输入和输出电压电容   之后 环路增益稳定性分析 通过在输出端断开环路、我观察到了 A 14°的相位裕度 .

    即使在简单的反相配置中、我的电路也是否不稳定? 如何在保持相同增益的同时提高稳定性? 随附了我的仿真文件、以供参考。

    谢谢!

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    您好 Deepthi、

      感谢您的更新。 对于真正的 TIA 应用、请移除 R3并添加反馈电容以实现稳定性。 反馈电容器和输入电容器是形成极点/零点对的、可实现适当的稳定性。

     您可以看到相位先下降、然后再上升、这是极点/零点对放置、用于在0dB 交叉之前增加相位、以实现稳定的系统。

    此致、
    SIMA

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    运算放大器电路:输出端的直流偏移导致饱和问题

    大家好!

    在对运算放大器进行了所有这些稳定性分析之后、我也面临运算放大器电路的一个问题、其中 A  直流失调电压  当我增加输入振幅时、会限制可用摆幅并导致饱和。

    电路详细信息:

    • 输入信号 :某些频率的正弦波
    • 反馈电阻(RFR_FRF) :1.5MΩ
    • 输入电阻(RinR_{IN}Rin) :100kΩ
    • 并联反馈电容器 :增加以确保稳定性
    • 反相输入端的直流 :40mV
    • 直流输出端 :1.22V

    问题:

    我被放大了  负5伏正弦波  与输入频率相同、但是  输出端的直流失调电压会限制摆幅 . 当我尝试增加正弦波的输入振幅,输出  而不是提供预期增益 . 所以为什么我在输入处得到直流偏移,这最终是放大和输出处提供直流偏移,这会使 示波器中的正弦曲线饱和。

    在运算放大器的反相端子上有一些直流信号来自某个地方、而不是函数发生器、这会导致我的输出进入饱和状态。

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      所以黄色的图形是输入的,我给了函数发生器,绿色的图形是输出的 teh opamp 其中 SC 是1.36 .. 请忽略蓝色图表、并 附上电路布局图    

    您能帮助我吗?

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    您好 Deepthi、

     您能否共享更新后的原理图? 另外、您是探测输出还是直接连接到示波器的50欧姆匹配阻抗?

    谢谢!
    SIMA