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LM321: LM321输出问题

Part Number:LM321

如下原理图所示

LM321对电流跟随,中心抬高到1.65V,实测Vref1.65V没有问题,PA5位置测试,TS间电压210V时,中心正确,正弦波没有问题。到AC220V时,底部削波了。实测运放3脚,确实可以证实运放输出饱和。但是看LM321数据手册,没有理由饱和。

黄色区域是否表示距电源下轨最远摆动也才20mV.为什么我实测会钳位到800mV?

Amy Luo:

您好,

这应该与sink的电流有关,看其内部结构图,LM321是推挽输出,输出的最小电压与流过下管的电流有关,您悬空输出端,看LM321输出低电平时电压是多少?

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user1993031:

好的,我来给个10k的负载再测测。

实际上我始终认为负载越轻,摆动范围越大的。

从你下面的图上看,似乎到下电源轨距离还远着。可是这个zhcaam2a应用指南中的这个图看起来能 接近下轨的。

右侧输入输出。

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user1993031:

感谢,理解了。这个运放拉电流能力比较差,实际上我这个电路负载只有825R,拉2ma电流从图上看,差不多就800mV

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user1993031:

又没有推荐的同封装、引脚兼容、价格还差不多的单运放?

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Amy Luo:

您让推荐同封装、引脚兼容的运放,是因为LM321有以上输出饱和现象吗?

运放的输出端PA6接的是什么?对运放的sink 和Source电流能力有多大的要求?

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user1993031:

PA6接的是单片机的ADC口,实际可以当成开路。主要负载还是反相端的I/V转换电阻,很小,两个规格330R和825R

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Amy Luo:

您为什么不再使用 LM321?如果PA6相当于开路的话,那么LM321应该可以输出至800mV以下,我想对上述电路的分析可能存在误解;

上述电路属于跨阻放大,即将电流转换为电压输出,输出电压即为输入电流Iin*RF,输入电流的方向是什么?单向双向?大小幅值是多少?

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user1993031:

这个是AC380V交流电压采集,中间的是电流型电压互感器2mA:2mA,输入为0时,PA6=1.65V,因为没有负压,给了直流偏置。当电流互感器3脚出2脚回时,运放输出应为0,才能满足有效值2mA,峰值除以Rf刚好等于1.65V.这个条件下运放拉电流时,明显不够,会大于800mV,实际测试也是这样。单片机我就没焊接,PA6浮空的。

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Amy Luo:

我没明白电流型电压互感器的工作原理,后端运放是实现的电流转电压的功能吗?即流过RF的电流经RF电阻转化为电压输出?

当电流互感器3脚出2脚回时,电流回流路径是怎样的?

所选运放需要1.65V/RF这么大的拉电流(输出电流)吗?

 

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user1993031:

就当一个2mA:2mA的电流互感器,是电流电压转换功能。由参考源、过互感器、进RF,所以输出必须拉低到1.65V参考以下,

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Amy Luo:

如果您是选1.65V/RF这么大的拉电流的运放,那么输出摆幅至电源轨最大可以容忍多少mV

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user1993031:

距电源轨100mV,我打算还是单5V供电,选TLV9041U,怎么样?

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Amy Luo:

我是这样理解的,既然LM321 的作用是电流电压转换功能,那么输出电压应该是1.65V±Iin*RF,Iin是流过RF的电流,如果方向定义为从左流向右边,那么VOUT=1.65V-Iin*RF;反之,VOUT=1.65V+Iin*RF;既然是输出低电平,那么电流应该是从左流向右边,输出电压VOUT=1.65V-Iin*RF,这样才能输出低电平,如果PA6相当于开路,此时是有灌(sink)电流流入运放,流入运放的电流通过运放内部的下管会产生一定的压降,因此输出不能完全到达电源轨GND;距离电源轨GND的距离与流入的电流成正比,即电流越大,输出的低电平越高。

您使用LM321在RF=825Ω时,最低输出电压是800mV;而如果说LM321的输出被嵌在0.8V时,那么就说明流入的电流较大,使得在运放内部下管上产生了0.8V的压降,看下datasheet截图,此时流入的电流大概为8mA能产生这么大的压降;

根据VOUT=1.65V-Iin*RF这个公式,Iin应该为(1.65-0.8)/825=1mA;因此,上述现象是电流互感器输出电流太大造成的,如果将电流互感器输出电流控制在2mA以内(1.65V-2mA*825Ω=0),使用TLV9041U,下面图7-15是其输出曲线,RF=825Ω时,最小输出电压可以满足您的要求即100mV;

如果RF=330Ω,Iin需控制在5mA,最小输出电压大概为125mV;

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user1993031:

这个理解差不多吧,其实与您沟通时,针对替换型号,我犯了一个严重问题,没说供电电压±5V。替换TLV9041U后,发现整个板子功耗飙起来了。直接手摸器件,一个个感觉,才发现这块没注意电压。

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Amy Luo:

感谢您分享原因,非常感谢您的反馈!

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