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[问答] 运放失效及损坏
797 运放 仿真
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半年前做了一个电机调速器,调速信号为-5V 到 +5V,对应负的全速到正的全速;
整体思路是:    MCU->SPI->DAC8568(0-5V)->2*OPA4188(-5V  -  +5V),电路图驱动部分如图1,
整体没有什么太大问题,理论仿真都是对的,仿真就是那个运放那一块时好时坏,一直稳定必须下来,我都抑郁半年了!
我不是搞专业搞模拟电子的,麻烦各位大神给琢磨琢磨;
图1是主要电路图,功能就是实现单片机+DA实现输出8路0-5V,这一部分没问题;
左半部分是用OPA4188运放,将DA的其中4路转换为(-5V  到 +5V),看起来有点复杂,其简图如图2;
OPA4188采用双电源供电,其输出与输入主要为主要由参考电压及R4,R3决定;
理论仿真都说得通的,但是我焊接过好几块,后来都断断续续出现了问题,
1、总是会出现运放紊乱了,具体现象为,输入输出已经不再理论推导的范围内,完全是随机乱的,下面是测过的几组数据
    a:输入2.5V,输出-6V;输入5V,输出5V;输入0V,输出-12V;
    b:输入2.5V,输出0.87V;输入5V,输出3V;输入0V,输出-1.8V;
   c:输入2.5V,输出-12V;输入5V,输出5V;输入0V,输出-12V;
   d:输入2.5V,输出-3.5V;输入5V,输出3.55V;输入0V,输出-9V;
    我一共2片OPA芯片运放八路,上次我测出来4路是上面那样完全比例是乱的,但是其它的4路是好的,具体是那一路都是随机的,
2、还会出现运放失效,现象及时无论输入信号怎么变化,输出信号就一直是-12V,也是随机出现在某一路或者几路上;

    总结1、2:  上面两种情况都是,后来出现的,就是说我一开始还是能够正常工作的,然后过几天就再测试就坏了几路,同一块芯片也也会出现某几路是正常的,某几路就是乱的,或者失效,芯片均没有发烫;
3、也出现过好多次,焊接好测试一开始就发烫,输出端基本恒定往-12V靠,芯片很烫有胶味,而且OPA的IN+,也就是信号输入端的电压也是乱的,接在DA输出通道上,压根不随着DA输出改变,反而把DA输出的电压乱拉,出现过有-0.5V左右的样子;
我自我感觉,是PCB布版问题不大,因为前面一块是一直能正常使用的,然后又一次被我电源插反烧了,后面再焊接就再也没有焊接出一块稳定的板子来,感觉肯定是原理图设计有问题,OPA运放的使用需要注意很多问题,或许是哪些地方没有考虑到;但是原理图又貌似没有问题,毕竟前面有一块是一直能用的。这个问题问题困了我太久了,在网上都不知道怎么收索问别人,所以请大神们都指点指点,猜一猜我这个问题究竟出在哪里?我搞定以后一定结贴把成果分享给大家;
谢谢
给大家拜个早年!
PS:图2,简化图里的R3 R4都应该是10K
最新发上了附件,包括PDF版的简图,及我开板的工程文件;
文件4:图1的简化漂亮版,可以看清楚一些.pdf (118.82 KB )
文件3:PCB工程(包括发出去加工的原理图、PCB).zip (821.14 KB )
0
2019-3-3 16:39:03   评论 分享淘帖 邀请回答
42个回答
大概看了下,有问题。先说结论:这电路只能输出正负2.5v电压,不能输出正负5v;要改电路才行。
原因:
仔细看下DA手册,图127和128,你的电路都不符合。你想自己创造电路吗?
DA现在固定接2。5v,所以运放也只能接这个参考源;相应地,输出范围只能有正负2.5
因为DA的参考源固定了2.5,最多只能出2.5v电压;如果你通过跳线帽强行给另一个输入端送5v参考源,这运放就不伦不类了,有点像比较器。
运放有时输出负 rail ,可能就是这个原因吧。
所以最多只能用2.5v参考源,输出正负2.5。5v参考源形同虚设,不能用。
仔细查跳线帽的位置,不能接5v!
2019-3-4 03:05:30 评论

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各路神仙,指条活路!
2019-3-4 03:12:18 评论

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把图1画成图2那样的形式,画漂亮点,
我保证给你解决。
2019-3-4 03:18:22 评论

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2019-3-4 03:44:24 评论

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回复【2楼】HC0821:
--------------------------------
你把那150pf的电容去掉看看
2019-3-4 03:50:11 评论

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还有,你那DA输出的电压接入运放前最好加一阶低通滤波器,滤除数字噪声。
2019-3-4 04:01:34 评论

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大哥,感动啊我!
我已经把图纸改好了,应该可以看得清楚了,文件4,麻烦抽空给看看!
祝福身体健康,工作顺利!
非常感谢!
期待您的回复!
2019-3-4 04:20:19 评论

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好,我兑现承诺。需要大概几天时间吧,可能没时间专职做这事。
2019-3-4 04:34:10 评论

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2019-3-4 04:51:36 评论

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感谢您花时间给我看,您上面说的问题我一一答复您:
(我在另外一个论坛上的一个朋友指出了我的纰漏,R3,R4都应该是10K,对应参考运放的参考电压应该是5V,这样的话,输入0-5V就能输出-5V-  +5V了,我发图错了,两种情况搞混了;)
1、DAC8568的D型号是可以输出0-5V的;所以也能运放输出+-5V的;如果我按照图1的原理图,把仿真图接地的NOP电阻焊接10K,对应仿真图上应该接在R3、R4之间,而R3、R4也应该改为20K、10K,参考电压采用2.5V,芯片选用DAC8568B,输出0-2.5V,输出仍旧是+-5V;
2、相对于DA手册的推荐图纸(我个人觉得里面的127图是不对的,它反向端接了2.5V,按照10K 10K的情况,无论Vout输出2.5还是5V都是没有输出+-5V的,因此我才做了我上面说的用DAC8568B型号,再加一个接地的电阻才实现的),我做了以下改变,加了一个电容想做积分,加了个75欧姆的电阻想做限流,然后对电源做了些处理;我也不知道这样对最后的结果产生了什么影响,我的本意是想做的更稳定一些呵呵;
3、关于你说的用两套参考的问题,我觉得问题不大,我在1里面说了我板子可以焊接为两种情况的:A、使用DAC8568D,输出0-5V,运放参考电压接5V,运放采用两个10K的电阻,最后达到目的;B、使用DAC8568B,输出0-2.5V,运放参考电压使用DAC的内部参考电压2.5V,即二者为同一个基准,运放采用两个10K、一个20K电阻,一样可以达到目的;   最后测试的结果解释两个板子焊接了好几块,一开始都是对的,最后都出错了几路,可能我觉得原理上是说的过去,可能是有些运放上的某些细微的东西没用考虑到;还有一个很大的可能性就是PCB画出了什么问题;
再次感谢您的指导,有疑问可以继续提出,谢谢;
2019-3-4 05:07:38 评论

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感谢您花时间给我看,您上面说的问题我一一答复您: 
(我在另外一个论坛上的一个朋友指出了我的纰漏,R3,R4都应该是10K,对应参考运放的参考电压应该是5V,这样的话,输入0-5V就能输出-5V-  +5V了,这样对应的是我下面描述的情况A。我发图错了,两种情况搞混了;) 
1、DAC8568的D型号是可以输出0-5V的;所以也能运放输出+-5V的;如果我按照图1的原理图,把里面两个10K电阻间接地的NOP电阻焊接10K,把接输出端的10K换做20K,对应仿真图上应该接在R3、R4之间加一个10接地,而R3也应该改为20K,参考电压采用2.5V,芯片选用DAC8568B,输出0-2.5V,输出仍旧是+-5V; 
2、相对于DA手册的推荐图纸(我个人觉得里面的127图是不对的,它反向端接了2.5V,按照10K 10K的情况,无论Vout输出2.5还是5V都是没有输出+-5V的,因此我才做了我上面说的用DAC8568B型号,再加一个接地的电阻才实现的),我做了以下改变,加了一个电容想做积分,加了个75欧姆的电阻想做限流,然后对电源做了些处理;我也不知道这样对最后的结果产生了什么影响,我的本意是想做的更稳定一些呵呵;
 
3、关于你说的用两套参考的问题,我觉得问题不大,我在1里面说了我板子可以焊接为两种情况的:A、使用DAC8568D(它需要的基准电压是2.5V,使用其自供参考),输出0-5V,运放参考电压接5V,运放采用两个10K的电阻,最后达到目的,这样是两部分不是使用同一个参考电压,但是相对于地的电位是一定的;B、使用DAC8568B,输出0-2.5V,运放参考电压使用DAC的内部参考电压2.5V,即二者为同一个基准,运放采用两个10K、一个20K电阻,一样可以达到目的;   最后测试的结果就是两个板子焊接了好几块,一开始都是对的,最后都出错了几路;您说的两个基准或许会导致出问题,但我觉得这无法解释一个板子一开始是好的,慢慢的都失效了,而且不是4路同时坏的,经常就会出现坏了其中一路,但是其它3路还是好好的。
我觉得我原理上是说的过去,可能是有些运放上的某些细微的东西没用考虑到;还有一个很大的可能性就是PCB画出了什么问题; 
再次感谢您的指导,有疑问可以继续提出,谢谢;
2019-3-4 05:18:32 评论

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趁我们都在线,是个机会。
2019-3-4 05:29:04 评论

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先声明一下,这种电路我做过。区别是,我用LTC2642,你用DAC。
2019-3-4 05:37:24 评论

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你的目的我清楚了,就是用16位DA,产生一个+—5V.
按说,完全按手册去做,就没有问题。
你的DA,允许参考为5v,输出0~5v。
那么,按手册,外加个运放,就能转换成+—5了
2019-3-4 05:56:16 评论

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事情应当分两部分,
一是你的设计能不能达到目的?这一点我是怀疑的。我推算了一下,如果DA和运放采用不同的REF,不能得到你要求的输出。
二是,损坏问题。我的意见,不论运放设计是否能正确输出需要的数值,都不应当损坏或失效。除非是电源电压超出范围、外界强干扰的破坏,或者芯片不良等非技术因素。
这两点互相独立。咱们先说哪一点?
2019-3-4 06:14:07 评论

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2019-3-4 06:23:26 评论

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第一点。
把自己的电路,和手册的电路,都画成手册那样的形式,
认真列一下算式,电阻、参考、DA电压各种组合,看能不能达到设计目的?
2019-3-4 06:33:41 评论

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第二点。
前面说了,只要运放电源电压、输入电压都在手册额度范围内,即使运算结果是错的,器件也不会损坏。
那么损坏、失效有几种可能:
1、供电不良,叠加高压脉冲?用示波器观察。如果是这问题,就改善电源。
2、外部强干扰。接电机,容易有这情况。可以不接电机负载,长时间运行试试。这时就要加保护、吸收之类。
2019-3-4 06:41:42 评论

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