以下文章來源于24c01硬件電子,作者 24c01
我們比較常見的是Sink類型的電流源,支持灌電流,負(fù)載RL與電流源電路板不共地,這是一個明顯的特征。例如下圖就是一個典型的Sink類型的電流源(下圖取自LT1492的數(shù)據(jù)手冊):
本次群友提問的電路圖如下,可以看到是一個Source類型的恒流源電路(可以看到其實也就是在上圖Sink電流源的基礎(chǔ)上做了一級轉(zhuǎn)化,變?yōu)榱薙ource類型的恒流源),這種電流源的好處是,負(fù)載RL可以與電流源控制板共地,電路圖如下所示:
問題描述:
DAC輸出電壓為2.5V,前級的運(yùn)放U20.1可以保證虛短和虛斷,可以看到R71上電壓即為2.5V,R74兩端電壓為0.25V,也是正常,說明前級Sink的恒流源是正常運(yùn)行。
但是到了第二級如果正常運(yùn)行的話,R75兩端電壓應(yīng)該等于R74兩端電壓,應(yīng)該等于0.25V。然而通過測量可以看出R75兩端電壓為0.6V,此時負(fù)載電流為60mA,與理論計算的25mA并不相符,U20.2不滿足虛短。
問題分析:
根據(jù)上圖中,可知如果電路正常運(yùn)行,則此時運(yùn)放U20.2的共模輸入電壓是11.75V((Vp+Vn)/2),即電壓如下所示,負(fù)載電流為25mA。
但是由于使用的運(yùn)放為LM358,我們可以從LM358的數(shù)據(jù)手冊中得知,LM358的共模輸入范圍是有要求的,在常溫25℃,3~36V供電的條件下,最大共模輸入范圍最大為VCC-1.5V,即在剛才12V供電的條件下,最大支持共模電壓為10.5V(12-1.5)。
而剛才的電路圖如果要正常工作,則需要11.75V的最大共模輸入電壓,所以由于共模電壓輸入范圍的限制,導(dǎo)致運(yùn)放U20.2不能滿足虛短的特性,即最終導(dǎo)致輸出異常。
解決方案:
1.增加R74和R75,將R74增加到10K,R75增加到100歐姆。群友按照這種方法驗證可得DAC==2.5V的條件下,U20.2的共模電壓為9.5V,滿足共模電壓范圍,負(fù)載電流可以為25mA,運(yùn)放正常工作。不過還是要注意共模輸入范圍的問題(例如dac輸出為1V,就會出問題),這種方法相當(dāng)于治標(biāo)不治本。在這種方法下的節(jié)點電壓如下所示:
2.增加一顆穩(wěn)壓管,讓穩(wěn)壓管吃掉一部分電壓,例如增加一個1N4728,讓他吃掉3.3V的壓降,這樣可以保證共模電壓小于8.7V,保證共模電壓是在LM358的共模輸入電壓范圍內(nèi)。
3.更換共模輸入范圍大的運(yùn)放,例如OPA2192,可以看到其共模輸入范圍很大,是可以滿足共模輸入范圍要求的。
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原文標(biāo)題:運(yùn)放共模電壓超范圍導(dǎo)致運(yùn)放輸出異常
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