一个奇怪的跨阻放大器问题

发表于 2019-7-25 21:26

darkhotch 发表于 2019-7-25 19:20
兄弟，您首先没有回复
把电流增大了，是否的确就工作正常了，如果正常了，我可以和您解释为什么是这样的 ...

感谢回复。
1.如果是负电流输入，的确，大电流就正常了。正电流输入就不是这个规律了。
2.我不太明白，为啥开关连接在VOUT处可以改善CMRR。但是，如果这样连接，我担心漏电流会很大。
3.这个致命的问题，也就在于漏电流了。当然，如果1uA左右的话，的确不用考虑这个问题。pA级别的放大估计就没法这么办理了。漏电流低于pA的电容几乎买不到。

不过，我还是打算尝试一下，打个板子来试下，看看有无改善。

发表于 2019-7-26 19:19

PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-25 21:26
感谢回复。
1.如果是负电流输入，的确，大电流就正常了。正电流输入就不是这个规律了。
2.我不太明白，为 ...

我可以和您解释为什么大增益的时候输出正常，小增益不正常了。
从电流分配的角度去考虑，假设此时输出饱和为5V；
假设增益是100M欧姆；此时电阻上的电流为0.05uA；输入是-1uA，加上In-的电流，是可以保证的；
假如增益是100k；电阻上的电流是5/100k=0.05mA=-50uA；因为输入为-1到-10uA；不能吸收如此多的电流，导致电流被灌入了IN-；
又因为IN-上串接了100M欧姆，叠加电流导致电压降；
Vout=Aol（In+-In-），所以导致输出反向。

发表于 2019-7-26 19:21

PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-25 21:26
感谢回复。
1.如果是负电流输入，的确，大电流就正常了。正电流输入就不是这个规律了。
2.我不太明白，为 ...

你可以考虑用电流环，等电位（保护环）的方案来处理。

@captzs · 发表于 2019-7-27 18:33

darkhotch 发表于 2019-7-26 19:19
我可以和您解释为什么大增益的时候输出正常，小增益不正常了。
从电流分配的角度去考虑，假设此时输出饱 ...

这种说法似乎不对吧。
比如增益是100M电阻，输入-1uA，电阻上的电流必然是-1uA啊。In-的电流是fA级别的完全可以忽略啊。
比如增益是100K电阻，输入-1uA，电阻上的电流应该还是-1uA，压降是0.1V,至少理论上是。
LMC6062的输入电阻大于10TΩ，不可能有多大的电流灌入IN-。
我仿真过，电流根本灌不进去运放。。。。

发表于 2019-7-27 18:35

darkhotch 发表于 2019-7-26 19:21
你可以考虑用电流环，等电位（保护环）的方案来处理。

这些问题都已经考虑到了。电流环是不行的，还是会有漏电。
实际是用等电位+跨空飞线来实现的。

发表于 2019-7-27 19:17

PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-27 18:33
这种说法似乎不对吧。
比如增益是100M电阻，输入-1uA，电阻上的电流必然是-1uA啊。In-的电流是fA级别的完 ...

-1uA是从IN-到流向地的；请问反馈电阻上的电流谁来提供；
假设是Vout提供的；
In-虚短为地，（Vout-0）/Rf=1uA；
剩下的自己算吧

发表于 2019-7-27 19:18

darkhotch 发表于 2019-7-27 19:17
-1uA是从IN-到流向地的；请问反馈电阻上的电流谁来提供；
假设是Vout提供的；
In-虚短为地，（Vout-0）/R ...

这是我的一种假设，仅供参考

发表于 2019-7-27 19:31

本帖最后由 PPDDPPDD1234 于 2019-7-27 20:50 编辑

darkhotch 发表于 2019-7-27 19:17
-1uA是从IN-到流向地的；请问反馈电阻上的电流谁来提供；
假设是Vout提供的；
In-虚短为地，（Vout-0）/R ...

我一直觉得反馈电阻上的电流是VOUT提供的。
In-虚短为地，（Vout-0）/Rf=1uA；也没问题。当RF=100M，Vout不可能提高超过VCC，故就是5V，
5V/100M=50nA；电阻上只能流过50nA；
您的意思是，剩余的1uA-50nA≈1uA的电流，都是从IN-流向到地的？从逻辑上讲，看样子应该只能这样。
只不过，如果这样的话，输入等效电阻10T，作何解释呢？我就不太理解了。。。

发表于 2019-7-27 20:31

"是啊。我就看重的GBW只有100k才选择的它，没想到震荡起来居然还有30KHz。。。要是哪个芯片的GBW只有1K的，我保证把LMC6062换掉。。。"
PPDDPPDD1234:我所讲的那篇**你可能没有仔细看，GBW不是小的好，是计算出下限，取大的好。如果详细讲要绘图和从头讲要好多。近似估算：以振荡
频率f=30KHz估算Cin是数pf，以10pf计算Xc，然后GB=GBW*Xc/Rf要大于(3～4)f。还有，Rf>10M,电路都已经饱和，你将Rf加大，要何意义？这是电路不稳定的很主要原因。

发表于 2019-7-27 20:41

captzs 发表于 2019-7-27 20:31
"是啊。我就看重的GBW只有100k才选择的它，没想到震荡起来居然还有30KHz。。。要是哪个芯片的GBW只 ...

我的确是这么设计的。估算下来，系统响应频率不超过100Hz。结果实际达到了30k.
我需要测的电流范围很宽，fa到ma级别。事实表明，fa，pa工作是正常的。ua就不对了。
之所以，要测试饱和甚至是过饱和的情况，这是自动换挡的要求。
只要有一个档位震荡，这就导致整个系统的失败，因为换挡必然会卡在这。

发表于 2019-7-27 21:33

PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-27 20:41
我的确是这么设计的。估算下来，系统响应频率不超过100Hz。结果实际达到了30k.
我需要测的电流范围很宽， ...

我现在以你提供的振荡频率f=30KHz，估算补偿电容Cf=1/pifRf(注意不是2pi)，如果Rf=1M，Cf=10.6pF，其它Rf>10M的计算不准，也很小，意义不大。

@PPDDPPDD1234 · 发表于 2019-7-27 21:49

captzs 发表于 2019-7-27 21:33
我现在以你提供的振荡频率f=30KHz，估算补偿电容Cf=1/pifRf(注意不是2pi)，如果Rf=1M，Cf=10.6pF，其它Rf ...

可是，我实际的补偿电容是10nF，高了3个数量级。。。。怎么着都不应该震荡啊。。

发表于 2019-7-28 13:03

PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-27 19:31
我一直觉得反馈电阻上的电流是VOUT提供的。
In-虚短为地，（Vout-0）/Rf=1uA；也没问题。当RF=100M，Vout ...

所以，这里有两种可能的解释；
1. 可能性最大的解释：运放的输出是一个电压源，在电源轨以内是线性的，超出电源轨则是保持电压，提供足够的电流（可以解释为啥负载很重的时候，会牺牲电压保证电流输出）；
也就是说计算100M欧姆的时候，计算出来是50nA才是正确的，但是此时Vout已经进入恒压源模式了；

2. 第二种解释，解释运放的Vos和Ibias提供额外的电流，

其实你可以测量一下IN- 串联的100M欧姆电阻，在小增益时，两端的电压，然后就可以判断出来Vout反向的原因了

发表于 2019-7-28 14:39

darkhotch 发表于 2019-7-28 14:10
不知道您认真查看这款运放的参数了吗？
这款运放的Aol随着频率下降的很厉害；
也就是说，你们之前讨论的增 ...

还有一个问题就是，你能确认30KHz确定使自激引起的吗？

而不是因为外部的信号干扰引起的？
亦或者示波器探头的寄生电容引起的呢？（因为示波器的探头引入导致在RF处增加的电容没有效果呢？）

还有一种方式就是在输入端输入一个30KHz的信号，利用扫频法来判断

在说一个你电路设计的不足之处，如果真需要测试微弱电流的话，你怎么不考虑Vos的影响呢？
100uV，还没有考虑温度变化。。。。

发表于 2019-7-28 15:03

darkhotch 发表于 2019-7-28 14:39
还有一个问题就是，你能确认30KHz确定使自激引起的吗？

而不是因为外部的信号干扰引起的？

确认是自激。
1.系统电磁屏蔽非常好。
2.做过接示波器和不接示波器的对比试验，确认不是示波器探头引入。

发表于 2019-7-28 15:04

darkhotch 发表于 2019-7-28 14:10
不知道您认真查看这款运放的参数了吗？
这款运放的Aol随着频率下降的很厉害；
也就是说，你们之前讨论的增 ...

您的说法，我还需要消化一下。。。。

发表于 2019-7-28 15:30

PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-28 15:04
您的说法，我还需要消化一下。。。。

再给出一个靠谱又不算靠谱的方案吧
0. 纯放大直流信号，那么咱们就隔交流信号得了；基于此。。。。
1. 在Vout的输出端串接一个电感；
2. 可以利用反馈环，减少电感的批次导致的离散线性；

因为频率很低，这里的电感估计小不了，其次，电感的温度特性，频率特性要保证一致很难；
成本增加不少；

看你选择的运放，那么便宜，估计对成本很敏感，不知道是否可以增加。

登录 · 发表于 2019-7-28 15:35

本帖最后由 PPDDPPDD1234 于 2019-7-28 15:39 编辑

darkhotch 发表于 2019-7-28 15:30
再给出一个靠谱又不算靠谱的方案吧
0. 纯放大直流信号，那么咱们就隔交流信号得了；基于此。。。。
1. 在 ...

我试试。
成本不是问题。您说的加电感是这种加法吧？加到运放输出端？

发表于 2019-7-28 16:19

本帖最后由 darkhotch 于 2019-7-28 16:55 编辑

PPDDPPDD1234 发表于 2019-7-28 15:35
我试试。
成本不是问题。您说的加电感是这种加法吧？加到运放输出端？

是的
但是你能接受的了这么大电感的响应速度
Vout=V/L*t

我之前仿真过出一个微弱电流的放大仿真，现在电脑里没有了，下次找到了，可以发出来

发表于 2019-7-28 16:46

darkhotch 发表于 2019-7-28 16:19
是的
但是你能接受的了这么大电感的响应速度
Vout=V/L*t

这个没问题。

[运放] 一个奇怪的跨阻放大器问题

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