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黎锦荣

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[问答]

TIA opa如何选择

  tiA将一个电流信号转换成电压,并且经常用于测量弱电流,如图1所示。

       由于电流信号一般很小,在nA 左右,且频率在10k左右,再选择百k 左右的Rf 电阻, 在这样的应用中,从 噪声 ,带宽 等角度,应该如何选择合适的opa?

回帖(11)

孙灿

2018-11-13 10:04:37
1)首先因为电流信号在nA级,所以输入失调电流要很小,最好在5%左右例如是100nA最好在1-5个nA这样,当然失调电流越小,相对精度越高。并且因为是nA机的信号要求信号的损失要小,所以要用高阻板(陶瓷板),并且成本和放大器允许的话最好并联一个电压跟随器,使跟随器输出电压包围住输入电流信号的路径,这一切都应事先经过计算进行取舍,因为你给的信息太少只能把大概方法说明。
2)还有是信号形式的问题,如果是脉冲信号你还有用FFT看一下信号的频谱,用5次谐波或3次谐波原则初步计算放大器的带宽,或者更简单的看一下3%建立时间。并且要注意反馈电阻如果选择几百K的电阻由于衍生的电容会使带宽下降得十分厉害,不见意使用!!。
3)如果你检测的是光电管的电流就不能独立的去设计,而要关联光电管。
4)而对于噪声最好由你选择的放大倍数而定,具体还是给的信息比较少,但是原则不会变就是最惨你不能把你的信号淹没了。
还是给的信息比较少,建议在补充一下
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黎锦荣

2018-11-13 10:10:43
引用: yanke76975 发表于 2018-11-13 07:12
1)首先因为电流信号在nA级,所以输入失调电流要很小,最好在5%左右例如是100nA最好在1-5个nA这样,当然失调电流越小,相对精度越高。并且因为是nA机的信号要求信号的损失要小,所以要用高阻板(陶瓷板),并且成本和放大器允许的话最好并联一个电压跟随器,使跟随器输出电压包围住输入电流信号的路径,这一切都应事先经过计 ...

很高兴有高人回复!
 
1) 选择low ib 的opa  是肯定的必须的
 
2)    信号的带宽 在5kHz之内,一个交变的电流 其幅度在 10nA   之内, 一个接收管而已
 
3) 因为本身 信号带宽 就很小, 那么选择 使用 低带宽的opa  在20khz 左右 ,我个人觉得一方面 运放本身的高频噪声 就比较少,另外 带宽也 可以覆盖了 信号带宽,
 
4)这个是一个 I-V  转换的 电路, 涉及到的更多可能只是噪声的增益。
 
5)  没明白你说的电压跟随器 的意思, 是经过I/V   转换后在跟随吗?  一般前级 后 还要容耦后 再接两极放大的
 
6) 也没明白你说的 第二条中的内容, 怎么从3%建立时间 看带宽,有什么公式吗?
 
还有怎么从IM3   IM5 看  带宽呢?
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孙灿

2018-11-13 10:19:11
引用: weilifen 发表于 2018-11-13 07:18
很高兴有高人回复!
 
1) 选择low ib 的opa  是肯定的必须的

1)如果是这种应用就不需要5次谐波或3次谐波原则(作仪表的职业病).
2)3%建立时间建立时间主要是对脉冲波来说的,指的是放大器建立与脉冲峰值相差3%所需要的时间,例如一个脉冲的脉宽为3ns,则选择运放至少3%时间要小于3ns才可以(主要还是看脉冲的上升沿时间,并且不适用于采集精确的模拟信号,主要是无法估计过冲,但是如果建立时间远远小于上升沿时间的话这对处理模拟信号提供了一个快速的分析方法).
3)电压跟随器是与I-V  转换 电路并联,主要作用是跟随V1的电压,跟随器的输出在布线时环路住Iin的路径,起的作用是将PCB在Iin附近的电压分布与Iin的电压一致,使通过电路板而损失的电流减小.主要作用是与陶瓷板的作用一致,电路板的损失电流是可以估计出来的,阻抗的参数制版厂会给你.
4)关于噪声出了关于运放的噪声我感觉也应该关注一下Rf的噪声,这个就太多了,我在下面发一个附件里面的AN 940,和AN 358有详细的说明.
附件怎么也发不上去,你在ADI官网上s搜索<>吧.如果有问题再说
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黎锦荣

2018-11-13 10:32:58
引用: yanke76975 发表于 2018-11-13 07:27
1)如果是这种应用就不需要5次谐波或3次谐波原则(作仪表的职业病).
2)3%建立时间建立时间主要是对脉冲波来说的,指的是放大器建立与脉冲峰值相差3%所需要的时间,例如一个脉冲的脉宽为3ns,则选择运放至少3%时间要小于3ns才可以(主要还是看脉冲的上升沿时间,并且不适用于采集精确的模拟信号,主要是无法估计过冲,但是如果建立时 ...

首先 还是很高兴 有高人回复问题,有兴趣 可以留个联系方式啊,呵呵
 
回到正题:
 
1)  针对 图中 的V1  再加一个opa  做跟随有点浪费了 个人觉得,当然 为了做到比较好的效果,会做地环包处理,信号换层到运放 反向输入端。
 
2)其实我很想讨论想 计算 噪声方面的,nA 的电流流过一个 百k的电阻,最后输出的电压是一个几个毫伏的信号,
选择较小 GBW 的opa  其本身的高频噪声比较小(相对几M 的opa), 但是 20k的opa,其 1khz 的噪声不可能太小, 在这样的情况下,opa 的本身在相关信号频率段的噪声 占整体输出噪声的比例应该大于 百k 的电阻噪声了。
 
最后,还是很高兴有人 回复我话题, 有兴趣可以留个联系方式,  三人行必有我师,三人行也必有非我族类!
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