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[参考译文] OPA1611:OPA1611、TINA、不满足"虚拟短路"

Guru**** 2392905 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA1611, TINA-TI, TLV3501, BUF634

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/audio-group/audio/f/audio-forum/913846/opa1611-opa1611-tina-not-satisfying-virtual-short

器件型号:OPA1611
主题中讨论的其他器件: TLV3501BUF634

您好!

我已使用 OPA1611构建积分器电路。 下面 提供了 TINA-TI 仿真模型。 我的问题是、在这种情况下、反相输入和同相输入为何无法满足"虚拟短路"要求?
请告诉我仿真方法是否有错误。

此致、

e2e.ti.com/.../PI.TSC

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    这种情况下、我不确定您对"虚拟短路"的含义、请参阅随附的仿真。  

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/6/PI-0612200.TSC

    最棒的

    Raymond

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    您好、Raymond、

    正如您提供的、仿真结果显示 v+不等于 v-、这不能满足运算放大器的"虚拟短路"特性。

    但是、当使用 OPA1611构建比例算术电路时、它满足"虚拟短路"特性。

    我很困惑。 我的问题是、为什么在积分运算电路中 v+不等于 v-。

    谢谢你。

    Cato

    S.


    • 缩写 秒(秒);短(短);科目(主题);球面度(球面度)
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    尊敬的 Cato:

    我的问题是、为什么在积分运算电路中 v+不等于 v-。

    在理想运算放大器中、增益是无限的、其中、根据定义、增益= Vout/Vin。 Vin 也等于 V+- Vin 的差值。 因此、如果增益为无穷大、Vin = V+- V-= Vout/增益或接近零。 在现实世界中、增益并不是无限的。 在 OPA1611中、开环增益为130dB 或10^(130/20)=3.16x10^6、这仍然非常大。  

    输入差分的输入电压几乎接近于零。 或者 V+= V-,这是虚拟短路。  

    您的电路的 V+= 2.5V、V-= 2.5V、它们短路、其中 V+= V-。  

    在原理图中、V2 = 2.5V、即直流。 理想的直流源具有零阻抗或低阻抗。 在交流分析中、它对地短路。 信号发生器中的 VF1也是如此、它是低阻抗器件(类似于直流电源)。 在交流电中、它连接到接地或虚拟接地。  

    希望我能回答您的问题。  

    最棒的

    Raymond

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    您好、Raymond、

    感谢您的回答。 但我仍然无法理解 v-的仿真结果。  为什么它看起来像一个 squre 波?

    您能解释一下下面的仿真波形吗?

    再次感谢。

    Cato

    keɪ[μ A]


    • N.英语字母表的第11个字母
    • 缩写 开(开尔文);千字节(千字节);千米(公里)
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    尊敬的 Cato:

    请使用下面捕获中显示的图标重新加载映像文件。  

    最棒的

    Raymond

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    您好、Raymond、

    仿真结果如下所示。

    感谢你能抽出时间。

    iŋ[μ A]


    • 缩写 惯性导航与制导(惯性导航和制导);强中子发生器(密集中子发生器)
    • N (剩)人名;(柬)英;(朝)
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    尊敬的 Cato:

    您的电路是一个积分器、其传递函数为 Vout/Vin =-1/(sR2C4)。 在红色框所包围的区域中、运算放大器处于"虚拟短路"状态(V+= 0。 V-= 4.97mV、因为实际增益不是无穷大)。 由于积分器 Vout =负电源轨或-10V、运算放大器已饱和、C4中的 CDV/dt 接近于零。 在负运算放大器饱和点、电流仍会在一定程度上流经 R2、并且 V-电压开始增加。 正是从这一点开始、V+和 V-不再处于"虚拟短路"状态。 我可以认为运算放大器也不再在线性区域中工作、请参阅下面捕获的图像。  

    最棒的

    Raymond

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    您好、Raymond、

    感谢您的回复。 我已经调整 了电路中的参数并将其应用于实验。 现在、我遇到了一个问题。

    下面附上了原理图和实验波形。

    我有两个问题。 TLV3501的电源电压为+/-2.5V。 但是、输出电压仅为2V。   TLV3501是否不是轨到轨输出?  

     积分器(OPA1611)的输出具有直流偏移。 在电路中、积分器的直流 Gian 为20、直流失调电压约为400mV。 可以计算出、输入失调电压为20mV、远高于规格中的标称值。 此值是否合理?   

    您能不能向我建议我哪里出了问题以及如何解决?

    非常感谢。

    最棒的

    Cato

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    尊敬的 Cato:

    我有两个问题。  TLV3501的电源电压 为+/-2.5V。 但是、输出电压仅为2V。    TLV3501是否 不是轨到轨输出?  


    TVL3501是比较器。 根据设计、它将向上并与您的电源轨相对应、请参阅仿真。 我不知道这里的目的是什么。 运算放大器专为线性运行而设计。 它包含补偿电容器、其输出级是缓冲器。 运算放大器和比较器的前级可能看起来相似、但比较器没有补偿电容器、其输出级为电压比较器。 比较器被设计成相对于电源轨在饱和区域运行。 由于比较器没有补偿电容器、因此由于开环增益(典型值约为120dB)、从一种状态或逻辑到另一种状态或逻辑的变化是立即的(非常快)。  

     积分器( OPA1611)的输出具有直流偏移。 在电路中、积分器的直流 Gian 为20、直流失调电压约为400mV。 可以计算出、输入失调电压为20mV、远高于规格中的标称值。 此值是否合理?   


    第二个电路有几个问题。  

    第一个输出级运行在+/-2.5V (方波)上、这超出了 OPA1611的 VCM。  

    2、OPA1611电路的增益为200、输出将饱和、不会在线性区域工作。

    3. C90=22nF 将 OPA1611的带宽限制为大约3.8kHz。 OPA1611的输出可能会衰减。  

    OPA1611的 Vos (典型值)=+/-100uV、当增益= 200时、运算放大器的失调电压应约为20mV (这大概是正确的)。  

    5、如果 OPA1611用作积分器电路、则可能需要移除电阻器。  

    无论如何、我将电路放在 Tina 中、您可以根据自己的要求更改它并进行仿真。  

    如果您有任何其他问题、请告知我们。  

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/6/Virtual-Short-and-Ground-OPA1611-06182020.TSC

    最棒的

    Raymond

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    您好、 Raymond、

    感谢您的详细描述。 很抱歉给您带来其他问题。

    实际上、我打算使用 TLV3501来构建过零比较器、并使用 OPA1611来构建积分器。

    输入电压 vg 是一个+/- 1V 100kHz 正弦波。 所需的工作波形为:TLV3501输出 A +/-2.5V 100kHz 方波、与 VG 同相。  然后、应用积分器将方波 Vo1转换为三角波 Vout2。 但是、实验波形和仿真波形与预期波形有很大差异。

    请参阅下面的仿真结果。 一旦我将比较器与积分器相结合、vo1将被限制为+/-1.81V、而 VO2将具有较大的直流失调电压。 但是、当我分离这两个电路(比较器和积分器)时、波形是正常的。 显然、这两个电路的组合会产生一些意外问题。  请帮助我弄清这些意外波形的发生原因。

    此致、

    Cato

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    尊敬的 Cato:

    将这两个电路放在一起时、仍然必须满足输入 VCM 要求、请参阅所附图像。  

    如果您在两个电路之间放置另一个反相运算放大器、则应降低增益以满足高于 VCM 的要求(方波中为<+/-0.5Vp)、它应起作用。  

    如果您需要进一步的帮助、请告知我们。

    最棒的

    Raymond

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    您好、Raymond、

    我现在无法获得正确的仿真结果。

    要在获得数据表时满足共模范围、这是否意味着正极和负输入引脚都必须在 V-+2V 和 V+-2V 的范围内?

    在我的仿真中、TLV3501的输出电压应为+/-2.5V。 OPA1611的电源电压设置为+/-10V。 那么、它是否超出器件模式范围的输入共模电压?  如果它不符合共模范围、会发生什么情况?

    此致、

    Cato

     

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    尊敬的 Cato:

    我的仿真在您的初始原理图中仍然具有+/- 2.5V 电源轨、并且我没有保存中间电源轨、您在 OPA1611中从+/- 2.5V 更改为+/-10V。 在变革之后、我错过了您询问的+/-10V 电压轨。  

    根据您最新的原理图、输入+/-2.5V 方波未违反 OPA1611的 VCM 输入要求。 您能告诉我您正在尝试做什么吗?

    以下是一些问题:

    1. f=10kHz、方波中为+/-2.5V、作为 TLV3501的输出。

    根据 OPA1611中的参数、电路只能集成+/-0.9V 方波的 Vin。  

    OPA1611是 一个传递函数为 Vout/Vin = 1/(s*C4*RL)和 C4 =22nf 或 C4 (dV/dt)= I 的积分器、其中 I =0.9V/10=9mA、dt =50usec。 dV 大约为 I*dt/C=9mA*50usec/22nf 或20V (三角输出)。  

    此外、我还将+/-2.5V 方波作为积分器的输入。 C4值必须改变。  

    将两个电路放在一起时、需要一个缓冲器以方波(2.5V/100Ohm)提供+/-25mA 电流。 您可以制作自己的缓冲器或使用我们的 BUF634或 LME49800、但两者似乎都是超凡的。  

    请告诉我们您正在尝试做什么。 您还可以在两个电路之间放置一个运算放大器、并在 OPA1611的输入端减少+/-2.5V 的方波。  

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/6/Virtual-Short-and-Ground-OPA1611-06232020A.TSC

    最棒的

    Raymond

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    您好、Raymond、

    我的目的是将正弦输入转换为与正弦输入同相的三角输出。 我使用的完整解决方案是将正弦波移动90°、然后在零比较后将其转换为方波、然后在积分后将其转换为三角波。

    实验中采用了 OPA1611和 TLV3501。 然后我提出了两个问题:1. TLV3501的输出电压被钳位。 积分器的输出具有直流偏移。

    感谢您的帮助、 我找到了第一个问题。 但第二个问题仍然没有解决。

    我的实际工作频率为100kHz。  因此、我更改了您提供并 重新仿真的仿真原理图中的激励频率。 在这种情况下、OPA1611的输出具有明显的直流偏移。 让我感到困惑的是、该直流失调电压是如何发生的以及如何避免这种失调电压的。

    感谢你能抽出时间。

    最棒的

    Cato

    感谢你能抽出时间


    • 谢谢您的时间;感谢您(能抽空…)μ A
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    尊敬的 Cato:

    您需要调整 R 和 C 以及频率、以获得使用传递函数所需的积分器函数。  

    封装是将实现100kHz 的电路。 您可能需要调整它将在轨到轨之间集成的 R 和 C 值(我认为这是您想要的)。 如仿真所示、三角形略微达到饱和电压。 仿真非常接近您的需求、您应该能够对电路进行微调、因为陶瓷电容器通常具有+/-5%容差。 如果您需要更多的预处理电容器、则可能需要使用云母、PTFE 或聚丙烯电容器。  

    /cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/6/OPA1611-06232020.TSC

    请确保您能够正确驱动方波和积分器电路。  

    如果您有其他问题、请告知我们。  

    最棒的

    Raymond

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    您好、Raymond、

    感谢你的答复。

    很抱歉、我没有清楚地描述我的问题。 它是否从轨到轨集成无关紧要。 对我来说真正重要的是出现在积分器输出中的直流偏移。  如何设计参数以从根本上避免这种偏置?

    • 电路中 μ A
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    尊敬的 Cato:

    问题:

     OPA1611的输出 具有明显的直流失调电压。 让我感到困惑的是、该直流失调电压是如何发生的以及如何避免这种失调电压的。


    您能否解释一下直流偏移是以什么为基准的? 我认为您不是在谈论 OPA1611中的 Vos 值。  

    当您集成任何函数时、积分器会产生恒定的 C 值。 例如、如果要集成 cos (t)函数、积分器会返回 sin (t)+ C、其中 C 是 t = 0时积分器的直流常量。 您是否在电路中谈论该"C"值? 如果是这样、您只需将运算放大器的输出与电容器进行交流耦合、您就可以移除并阻断直流分量。  

    最棒的

    Raymond

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    您好!

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