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[参考译文] TINA/Spice/INA240：INA240输出上的高电流分流出现噪声问题

admin
Guru**** 2401235 points
Other Parts Discussed in Thread: TINA-TI, ADS131A04, INA240

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/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/656945/tina-spice-ina240-noise-problem-appears-with-high-current-shunt-on-ina240-output

器件型号：INA240
主题中讨论的其他器件：TINA-TI、 ADS131A04、

工具/软件：TINA-TI 或 Spice 模型

首先、我们将通过原理图精确测量低电压系统、48V 电池供电系统上的高电流。 电流将使用高达5000A 的分流器进行测量。 使用的分流器位于电池负极连接上、10uOhm、连接到 INA240A1。 输出端将有一个模数转换器、即 ADS131A04、24位 Sigma/Delta。

除了噪声分析之外、仿真还提供了预期的结果。 它向我们展示了、当分流电阻变为实际值时、10 uOhm 的噪声会比 AD 转换器所需的噪声上升10倍。 使用500uOhm 分流器进行的相同仿真显示的噪声比以前低20倍。  

该级在进入1.5kHz 1阶时进行滤波、在输出时也进行1.5kHz 1阶滤波级。  

模拟的噪音水平为：

1.77uV @1kHz、带500u 分流器

24.1uV @1kHz、带100u 或10U 分流器。

要正确使用 ADC、噪声级别不应高于2.8uV。

结果是否正确或我在使用 TINA 仿真器时是否出错？

这种噪音上升的原因是什么？如何避免？  

如果需要、我有所有文件...

此致、Philippe

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    TI__Guru**** 2401235 points
    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。
    您好、Philippe、

    您能否共享原理图文件。 它将帮助我们调试所讨论的问题。

    此致、
    Aditya
  • 0
    TI__Guru**** 2401235 points
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    抱歉、我在加载文件时出错了...

    e2e.ti.com/.../BmsNewHF.TSC

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    TI__Guru**** 2401235 points
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    菲律宾、

    在上载的原理图中 、跳线 J1似乎未连接到 INA240 REF1/2引脚连接。
    您能否在原理图上检查它？

    一旦您确认 可以、您是否可以检查 INA240输入和输出直流电压以确认它们是您期望的值？
    在上载的原理图中、INA240直流输出非常接近正电源轨。
    可能是 INA240偏置点正在压缩输出、从而降低了噪声。

    此致、
    John

  • 0
    TI__Guru**** 2401235 points
    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。

    您好！  

    我核对了上述意见：

    - J1已连接、可在下面的直流分析中看到。

    -48V / 0.1 = 480A、UIna = 480 * 0.00001 = 4.8mV、发出正确的电压。

    INA 的输出实际上是2.1V、非常接近电源的中压、所以不靠近电源轨。

    噪声分析是相同的。

    感谢你们的想法！

    此致、

    Philippe

  • 0
    TI__Guru**** 2401235 points
    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。
    菲律宾、
    如果噪声行为仍然不符合您的预期、请将最新原理图上传到此主题。
    即使在更正 J1连接后、最后一个结果也没有显示相同的结果。
    此致、
    John
  • 0
    TI__Guru**** 2401235 points
    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。

    您好！

    噪声水平太高、目标是2.9uVrms。

    我对附加的文件进行了仿真，噪声结果相等：

    e2e.ti.com/.../BmsNewHF-_2D00_-autosave-17_2D00_12_2D00_28-14_5F00_39.TSC

    我没有做任何改变，奇怪的是行为已经改变。  

    以上是同一原理图中的噪声仿真、以及 TINA 原理图文件.tsc 之后的噪声仿真。

    此致

    Philippe

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    TI__Guru**** 2401235 points
    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。

    Philippe、

    使用500u 分流 器时噪声较低的原因是、产生的输入电压(使用48V 电源)会将 INA240A1的输出驱动至饱和状态(~4.97V)。 这会导致器件/模型进入非线性运行模式、因此噪声看起来更低。
    作为一个实验、 将  信号源的直流电压 从48V 降低到12V 会导致 INA240A1 直流输出从4.97V 下降到3.19V。 这反过来又导致模型将其运行转换为线性运行范围。  因此、噪声从1.36uVrms 增加到24.52uVrms。

    对于 标称源极(48V)和较小的(10U)分流器、模型的直流输出等于 Vref (2.1V)、因此模型保持线性运行模式、噪声为预期值：24.52uVrms。

    您可以通过简单的计算来确认仿真的噪声性能。
    INA240输入参考噪声为40nV/RT (Hz)、INA240A1的增益为20V/V
    此器件的输入参考噪声在直流到大约100kHz 时是恒定的。
    在这种情况下、输入电阻器很小、因此其噪声影响可以忽略不计。
    因此、我们可以通过以下公式来估算从直流到1kHz 的总输出噪声：
    VO、Noise = VI、n * Gain * sqrt (1kHz)=(40nV/RT (Hz))*(20V/V)*(31.62 RT (Hz))= 25.3uVrms

    这个简单的计算结果非常接近仿真值、因此模型和仿真器看起来是可以的。

    您提到噪声的目标是 2.9uVrms。 我们可以使用上面的计算来估算所需的器件噪声。
    如果我们假设所需的增益为20V/V、带宽为1kHz、则所需的器件噪声可估算为：
    Vi、n = Vo、噪声/(GAIN*sqrt (1kHz))= 2.9uVrm/(20 * 31.62)= 4.6nV/RT (Hz)

    但愿这对您有所帮助。 如果您有任何疑问、请告诉我。
    此外、如果您想 帮助查找符合您目标的器 件、我可以将此主题转移到产品专家支持的 E2E 论坛。 请告诉我您是否希望这样做。  

    此致、
    John

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    TI__Guru**** 2401235 points
    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。

    尊敬的 John：  

    感谢您的解释、我现在了解情况。 我现在将进行不同的仿真、我们将了解我们是否保留该部件或将其锁定到噪声更小的部件...

    此致

    Philippe