运放输入共模电压问题

再见海贼王 · 发表于 2024-12-30 13:55

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本帖最后由超級狗于 2024-12-31 09:20 编辑

①问题：如题，针对常见的各类运放电路（同相、反相、差分等），我们如何计算输入的共模电压大小用来判断是否超出datasheet的范围。
②问题来源：

所用到的Ti预驱芯片DRV8323RH三项桥低边电流采样内部结构如下图（page41）其中VREF=3.3V：

电气参数中给的共模输入范围如下图（page15）为-0.15V~0.15V；

个人理解：Vcom=（VP+VN）/2=(VREF/2+VREF/2)/2=VREF=1.5V＞＞0.15V，完全超出了共模输入范围要求；请教一下是哪个环节出了问题，希望各位一起讨论不吝赐教。

huo_xing · 发表于 2024-12-31 13:42

再见海贼王发表于 2024-12-31 09:58. T- Y. b! a O" V
是这样的，因为VP和VN是在芯片内部无法直接测量；通过你的点播后我是这样想的VREF/2经过电压跟随器可以等 ...

芯片内部功能估计FAE都不会知道。如果实在要搞命名去问原厂。

kevin890505 · 发表于 2025-1-1 01:22

本帖最后由 kevin890505 于 2025-1-1 01:23 编辑

1,DS的Vcom共模，个人理解是SP/SN引脚的对地电势，即就是±0.15V，不能超出此值，这个不是因为会坏，主要是内部运放会进入非线性区，放大比例就不对了(DS后面有说明)，一般用来采样电流电阻两端的电压也不会太大，手册写的没问题；
2，（VP+VN）/2=(VREF/2+VREF/2)/2=VREF 这个是怎么来的没看懂，Vref是用于给输出端的静态工作点偏置，有可能也给运放供电(没仔细看DS，猜的，不然SO也不会和Vref挂钩，Vref电流也不会有2~3mA这么大)，和Vcom无关；
3，这是一个普通的差分放大电路，只不过输出静态工作点从0V加了Vref/2的偏置罢了，楼上有人说了这个Vcom不是运放的vcom是这个引脚的vcom，个人感觉你应该是把这两个混了，你计算了Vref分压以后推出来的电压是内部运放引脚的，比如从这个芯片角度看，SN引脚的电压始终是0V；
4，参考手册42和44页的图，对于SP和SN的电压，以及和SO/VREF间输出的关系已经说的非常清晰了。
5，你可以用TINA-TI搭一个一样的电路，仿真一下就很直观了

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 09:58

huo_xing 发表于 2024-12-31 09:20
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是这样的，因为VP和VN是在芯片内部无法直接测量；通过你的点播后我是这样想的VREF/2经过电压跟随器可以等效成一个理想电压源其内阻非常小；那么VP的最大电压应该就是[R1/R1+(R2//R3//R4//R5)]，由规格书中得知最小增益为5；那么VP的最大电压就是VREF/2*[R1/R1+(R2//R3//R4//R5)]=0.25V，输入共模电压最大就是（VP+VN）/2=0.25V，还是会大于0.15V；头大了

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 08:43

图片不知道为什么没显示，重新上传了一下。

huo_xing · 发表于 2024-12-31 09:08

1. 对于共模输入定义理解对的。2. 手册中图片是电路示意图，实际芯片设计不是这样。
3. 图片中运放输入到输出等效电阻是多少？Vref反应到Vin的实际电压是多少？
4. 我们一般人关注的是应用层面。这个问题可能需要专门研究运放或者搞芯片的回答。

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 09:12

感谢解答，那我们在实际应用中如何确保共模输入不超出范围造成失真或者损坏芯片呢？

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 09:14

huo_xing 发表于 2024-12-31 09:08
/ A& B. Z! P" K/ {2 y4 U4 y1. 对于共模输入定义理解对的。2. 手册中图片是电路示意图，实际芯片设计不是这样。
+ y8 U6 ]/ u( c8 E1 ~/ {# a3. 图片中运放输入到 ...

感谢解答，那如何在实际应用中确保输入共模范围不超过参数要求造成失真或者损坏芯片呢。

huo_xing · 发表于 2024-12-31 09:20

再见海贼王发表于 2024-12-31 09:14
u+ }! A( ^5 z, J感谢解答，那如何在实际应用中确保输入共模范围不超过参数要求造成失真或者损坏芯片呢。

你实际测量下来是多少套进公式算。如果实在想不通，看下面图片，蓝色线是Vref到芯片输入引脚图。1. 从输入节点看，前面部分等效电阻R0，后面等效电阻R1。
2. Vref到R0和R1分压才是你要关注的电压。不是完整的Vref。
3. 一般芯片设计上R1基本是50欧姆，前面的R0都是兆欧姆级别的。算下来Vref对输入影响约等于0了。

超級狗 · 发表于 2024-12-31 09:33

再见海贼王发表于 2024-12-31 08:438 ^3 K- m- X/ q
图片不知道为什么没显示，重新上传了一下。

Common Mode Input Range

是 Range +/- 0.15V，不是 Voltage +/- 0.15V。

洋文兒是很機車的！

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 10:14

超級狗发表于 2024-12-31 09:33
( o& R* ?% n/ _( o3 g. C2 bCommon Mode Input Range; P8 K) r$ ~& h; |2 M
$ y( \+ c; u% ~1 V* F9 k6 e
是 Range +/- 0.15V，不是 Voltage +/- 0.15V。

感谢狗帮主解答，是理解成VCC±0.15V吗；如果这样那就没问题了。奇怪的是当我把这个问题反馈给Ti的FAE人员时，他们并没有指出这个，而是说共模输入范围和共模输入电压不是一回事。另外提个建议，对于新人每小时回帖三个很痛苦呀；有时码错提交了要等1个小时呀

超級狗 · 发表于 2024-12-31 10:24

超級狗发表于 2024-12-31 09:33$ [+ M2 I6 r" s
Common Mode Input Range7 K8 R4 ?0 T2 ~, O

9 r. N* m' q% h9 y8 D是 Range +/- 0.15V，不是 Voltage +/- 0.15V。

聽說踢哀（TI）有聘一些華人（傳言在新加坡），專門回答我們這群低能兒的問題。

有一次我問到他們答不出來、翻臉，後來有位看似他主管的人出來講話（從英文姓名看也是華人），請我關掉議題！

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 10:34

超級狗发表于 2024-12-31 10:242 F# F7 i0 j% P) L
聽說踢哀（TI）有聘一些華人（傳言在新加坡），專門回答我們這群低能兒的問題。
' N! ]6 t `0 T. X5 g- G- A9 \! H4 T
有一次我問到他們答不 ...

我等新手只能感慨，路漫漫其修远兮！

超級狗 · 发表于 2024-12-31 10:40

再见海贼王发表于 2024-12-31 10:14
: V& i# T, ?/ ^# u8 D1 g感谢狗帮主解答，是理解成VCC±0.15V吗；如果这样那就没问题了。奇怪的是当我把这个问题反馈给Ti的FAE人 ...

我的解讀是 VCC/2 +/- 0.15V（根據規格書，VCC 可以是 0.8V ~ 60V。），因為分壓電阻是芯片內置，除了會有誤差外，放大器也會有偏移等影響。

它就是保證你的共模電壓（Common Mode Voltage）VCOM 會落在 +/- 0.15V 的範圍內！（什麼東西都會有誤差的）

僅為個人解讀，有無講得更詳細的規格書，狗弟仍在搜尋中，若有所獲、定當分享。

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 11:17

超級狗发表于 2024-12-31 10:40% w: p, ^: ?/ z% w) _
我的解讀是 VCC/2 +/- 0.15V（根據規格書，VCC 可以是 0.8V ~ 60V。），因為分壓電阻是芯片內置，除了會 ...

①这份目前是我能找到最详细的datasheet了，我看到很多运放这个共模输入范围给的确实是供电±多少；②按我现在的理解计算Vcom_max=VCC/2*（R1/R1+（R2//R3//R4//R5））=VCC/2*（1/（1+5））=VCC/12=（3~5.5）/12＞VCC±0.15V
那Vcom永远不可能大于VCC±0.15V了也不会（图中VCC和VREF等同）

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 11:19

再见海贼王发表于 2024-12-31 10:14
- `* [- C$ S, D+ e& M% u" C* s) E; ]感谢狗帮主解答，是理解成VCC±0.15V吗；如果这样那就没问题了。奇怪的是当我把这个问题反馈给Ti的FAE人 ...

不是E2E我们是公司邮件直接问的。

再见海贼王 · 发表于 2024-12-31 11:40

再见海贼王发表于 2024-12-31 11:19
( N# x F) X; A, q. O不是E2E我们是公司邮件直接问的。

我邮件问的和帖子一样，由于一些原因，原邮件不方便贴出；Ti回复的译文如下：（我感觉就是在给我科普

）
“共模输入范围是根据我们设计的SP和SN引脚额定值和电压容限指定的，而不是从内部电路中计算出来的。当使用放大器时，客户必须确保SP和SN之间的差模电压不超过-。3V（最小）和0.3V（最大），共模输入在-0.15和0.15V之间。这是为了确保放大器在线性范围内，而不是在预期范围外工作和表现不理想。这解决你的问题了吗”

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