LMV321電路工作不良的原因求解測試有百分之10的板子的運放壞

ID:607079 · 發(fā)表于 2021-12-31 15:13

各位2022新年快樂！廢話不說，上問題：電路如圖，供電12V-24V，經(jīng)LDO轉(zhuǎn)9V，再經(jīng)LDO轉(zhuǎn)5V。但是測試發(fā)現(xiàn)，一上電，有百分之10的板子的運放壞了，具體表現(xiàn)為：用示波器打了輸入有變化，輸出一直不變，且V+ V-之間大于0.2V（正常的都在0.03V左右甚至更低）。更換新的芯片后正常。
運放芯片型號：LMV321IDBVR。第一批試產(chǎn)60個，沒出現(xiàn)過這個情況。這批生產(chǎn)1100，剛測試了一百多個，已經(jīng)出現(xiàn)10個不良了。
求教求教求教，懸賞求教！

供電部分

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-12-31 16:47

R13、R15的值不對，運放無法進入線性狀態(tài)。C14更是離譜，給運放輸出端接電容是非常愚蠢的行為。

ID:607079 · 發(fā)表于 2021-12-31 17:08

Hephaestus 發(fā)表于 2021-12-31 16:47
R13、R15的值不對，運放無法進入線性狀態(tài)。C14更是離譜，給運放輸出端接電容是非常愚蠢的行為。

我用運放沒有什么經(jīng)驗，只知道C14可能不對，不線性和C14,哪個最可能導致?lián)p壞呢？煩請解釋一下吧

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-12-31 17:17

彎彎一笑520 發(fā)表于 2021-12-31 17:08
我用運放沒有什么經(jīng)驗，只知道C14可能不對，不線性和C14,哪個最可能導致?lián)p壞呢？煩請解釋一下吧

你查Datasheet上面輸入共模電壓范圍VCM這個參數(shù)，在5V電源的時候是0~4V，你現(xiàn)在運放根本就不工作，談壞還遠著呢。

ID:607079 · 發(fā)表于 2021-12-31 18:31

Hephaestus 發(fā)表于 2021-12-31 17:17
你查Datasheet上面輸入共模電壓范圍VCM這個參數(shù)，在5V電源的時候是0~4V，你現(xiàn)在運放根本就不工作，談壞還 ...

多謝回復！
datasheet里面是說CMMR測試條件是在Vcm為0-4V時。Vcm超過會損壞運放嗎？這個Vcm我一直不太理解。
這個產(chǎn)品測了很多個了，目的不是要線性量，只是因為光電對管的輸出信號變化比較微弱，所以用了運放放大輸出。目前測試輸出正確，功能實現(xiàn)肯定是可以的。另外幾個不良的運放是第一次一上電就壞了，換了運放就好了。
總之，目前真正需要解決的是運放會損壞的原因以及怎么補救。

ID:401564 · 發(fā)表于 2021-12-31 19:24

光耦已經(jīng)加了上拉電阻,不知道為什么還要在后面加一個運放呢?信號直接給單片機處理不行嗎?
如果一定要用運放,只要作為一個電壓跟隨器就可以了,沒有必要什么放大的
你這個電路設(shè)計本身就有問題,共模電壓大于規(guī)格值,能正常工作的那批是運氣好,說不定你再測試,又有壞的出來了
如果你不知道什么叫共模電壓,那就先百度一下

ID:25903 · 發(fā)表于 2022-1-1 10:57

1.運放電路思路是對的，但要選對偏置電壓。樓主自己理解一下下圖
2.LMV321極限的供電電壓是5.5V，所以很可能是電壓過高損壞的。假定LDO是5%精度，那么LDO常態(tài)輸出電壓有可能是5.25V。而上電瞬間的電壓抖動就有可能使輸出電壓跳到5.5V。LMV321的負載是ADC，需要的電流不大，所以建議LMV321的供電引腳串個幾百歐姆的電阻，減小LMV321過壓瞬態(tài)的功耗壓力。3.運放輸出通常不會直接加那么大的電容（100nF），有可能造成振蕩。建議運放輸出引腳與電容之間串聯(lián)一個100歐姆的電阻，且電容改為1nF。如果你想要對輸入信號濾波，在反饋電阻R14上并聯(lián)電容即可（根據(jù)濾波頻率選擇）。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-1-2 15:24

dandan-tcb 發(fā)表于 2022-1-1 10:57
1.運放電路思路是對的，但要選對偏置電壓。樓主自己理解一下下圖
2.LMV321極限的供電電壓是5.5V，所以很可 ...

兄弟,人家這是要放大,你計算一下共模電壓,已經(jīng)接近電源電壓了,這運放應該是沒有那么好的性能
你再看一下運放的內(nèi)部結(jié)構(gòu),偏置電壓都4.5V了,輸入三極管能不能導通都是個問題
你再試著按照樓主的電路,找個光耦仿真看一下,我的12.0版本的,運行仿真結(jié)果出錯,不能仿真
把偏置電壓改了,就能正常仿真了
還有,這個LDO是線性的,沒有沖擊一說,數(shù)據(jù)手冊上寫輸出是多少,就是多少,就算有沖擊,運放電源的電容是干嘛的?

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-2 19:10

Y_G_G 發(fā)表于 2021-12-31 19:24
光耦已經(jīng)加了上拉電阻,不知道為什么還要在后面加一個運放呢?信號直接給單片機處理不行嗎?
如果一定要用運 ...

謝謝回復。那個不是光耦，是光電發(fā)射管和接收管，如果要求5cm內(nèi)觸發(fā)，完全不需要運放。但要求是15cm要能觸發(fā)，但是15cm時光電對管輸出值變化太小了，單片機不好識別和處理，所以用運放做了個減法運算并放大10倍。并不要求線性輸出，只要求對遠距離信號能放大到可識別即可。說起來功能很簡單，肯定有更好的方案來座。但基于各種因素，最后選這個方式。
我說不懂，是指這個Vcm通常是跟共模抑制比一起來討論的，是不是說Vcm過大，共模抑制比會變差？而datasheet里面Absolute Maximum Ratings標識運放的Vid(差分輸入)為5.5V，Vi最大可以達到5.7V。說明我的輸入即使比較大，理論上也不會損壞運放吧？

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-2 19:13

dandan-tcb 發(fā)表于 2022-1-1 10:57
1.運放電路思路是對的，但要選對偏置電壓。樓主自己理解一下下圖
2.LMV321極限的供電電壓是5.5V，所以很可 ...

感謝回復！
供電時兩級LDO輸出，測過上電瞬間的波形，達不到5.5V.
我使用仿真，加了電容后，運行一會總報錯。去掉后基本不報錯，不知道是不是這個因素。
我想先把輸出電容去掉，測一批試下。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-3 13:18

Hephaestus 發(fā)表于 2021-12-31 16:47
R13、R15的值不對，運放無法進入線性狀態(tài)。C14更是離譜，給運放輸出端接電容是非常愚蠢的行為。

你說的對，我把R14改為220K后，不良的輸出正常了，看來確實四輸入電壓超過了，之前一直以為是運放壞了！！
現(xiàn)在問題來了，改小R14，相當于減小了放大倍數(shù)，導致檢測不到了。怎么快速整改已經(jīng)做好的板子又是個問題。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-3 13:19

Hephaestus 發(fā)表于 2021-12-31 17:17
你查Datasheet上面輸入共模電壓范圍VCM這個參數(shù)，在5V電源的時候是0~4V，你現(xiàn)在運放根本就不工作，談壞還 ...

你說的對，我把R14改為220K后，不良的板子輸出正常了，看來確實是Vcm超過了要求，之前一直以為是運放壞了！！
現(xiàn)在問題來了，改小R14，相當于減小了放大倍數(shù)，導致檢測不到了。怎么快速整改已經(jīng)做好的板子又是個問題。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-3 13:24

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-2 19:13
感謝回復！
供電時兩級LDO輸出，測過上電瞬間的波形，達不到5.5V.
我使用仿真，加了電容后，運行一會總 ...

后續(xù)：去掉輸出電容后測試了一批，不良概率由10%減為2%左右，但估計這個測試有偶然性。不過最重要的是，試著將這次發(fā)現(xiàn)的不良的板子，輸入電壓降低，就回復正常輸出了。。看來根本原因應該是輸入電壓超過了導致不工作，并非是運放壞了。。。。
現(xiàn)在問題變成了怎么降低輸入電壓，又不影響放大10倍。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-1-3 13:40

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-2 19:10
謝謝回復。那個不是光耦，是光電發(fā)射管和接收管，如果要求5cm內(nèi)觸發(fā)，完全不需要運放。但要求是15cm要能 ...

不需要太多的專業(yè)術(shù)語,共模電壓越大,運放的性能越差,最差的情況就是運放沒有運放性能了,知道這個就行了
再看一下R13和R15,我之前的回復也說,運放能不能正常提供偏置電壓都不知道,看一下輸入結(jié)構(gòu)就知道了,輸入是兩個PNP管,電壓太高,就截止了
DIY的東西,隨便玩玩,能用就行
做產(chǎn)品就不一樣了,你肯定是要看一下這個運放的相關(guān)數(shù)據(jù)

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-3 15:23

Y_G_G 發(fā)表于 2022-1-3 13:40
不需要太多的專業(yè)術(shù)語,共模電壓越大,運放的性能越差,最差的情況就是運放沒有運放性能了,知道這個就行了
...

受教了。板子做出來不少了，如果不更改運放的輸入電阻（因為更改后放大不了10倍了），直接把LMV321替換為這款軌到軌輸入/輸出運放：LMV321-TR,是否可以呢？規(guī)格書鏈接

ID:301191 · 發(fā)表于 2022-1-4 02:49

頂一下

ID:213173 · 發(fā)表于 2022-1-4 07:35

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-3 13:24
后續(xù)：去掉輸出電容后測試了一批，不良概率由10%減為2%左右，但估計這個測試有偶然性。不過最重要的是， ...

樓主既然只是需要提高光電信號靈敏度，完全不需考慮運放放大倍數(shù)問題。把運放接成反向比較放大器，調(diào)整分壓電阻R1、R2比值確定輸出電平翻轉(zhuǎn)點，R3為反饋電阻，以消除臨界點抖。無標題.jpg

ID:963918 · 發(fā)表于 2022-1-4 08:57

紅外接收管發(fā)射管，15CM的信號挺好的，不知道為何樓主接收到變化很小。

ID:475858 · 發(fā)表于 2022-1-4 09:16

本帖最后由 lihui2558 于 2022-1-4 09:33 編輯

這個損壞的原因應該可以確定是電源導致的

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 09:37

工工1999 發(fā)表于 2022-1-4 08:57
紅外接收管發(fā)射管，15CM的信號挺好的，不知道為何樓主接收到變化很小。

15cm是mV的變化量，單片機處理會不確定。應該是管子的型號不一樣，主要是產(chǎn)品外形限制，探頭沒得選。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 09:45

wulin 發(fā)表于 2022-1-4 07:35
樓主既然只是需要提高光電信號靈敏度，完全不需考慮運放放大倍數(shù)問題。把運放接成反向比較放大器，調(diào)整分 ...

謝謝回復，但這個電路不適用我的需求。仿真了也是不對的。

ID:475858 · 發(fā)表于 2022-1-4 10:04

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-2 19:10
謝謝回復。那個不是光耦，是光電發(fā)射管和接收管，如果要求5cm內(nèi)觸發(fā)，完全不需要運放。但要求是15cm要能 ...

我也是這樣理解的，

ID:25903 · 發(fā)表于 2022-1-4 11:31

Y_G_G 發(fā)表于 2022-1-2 15:24
兄弟,人家這是要放大,你計算一下共模電壓,已經(jīng)接近電源電壓了,這運放應該是沒有那么好的性能
你再看一下 ...

你再仔細想想運放的共模電壓輸入范圍，指的是加在芯片端口上的電壓。經(jīng)過外部電阻之后，外部的共模電壓可以很大的。。。不理解的話，自己搭個電路，查看一下各個節(jié)點的電壓就知道了。

ID:25903 · 發(fā)表于 2022-1-4 11:53

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-2 19:13
感謝回復！
供電時兩級LDO輸出，測過上電瞬間的波形，達不到5.5V.
我使用仿真，加了電容后，運行一會總 ...

通過你后面的其他回復，建議你參考我第3條，運放輸出串個電阻。我很確定你運放的原因就是電源過高引起的，因為我們做失效分析時比較常碰到這種問題。但是你的測試儀器和測試方法不合適，所以不好看到現(xiàn)象。這個問題不用太糾結(jié)，串電阻就可以最簡單暴力的解決問題（減小瞬間發(fā)熱）。

ID:475858 · 發(fā)表于 2022-1-4 12:44

dandan-tcb 發(fā)表于 2022-1-4 11:31
你再仔細想想運放的共模電壓輸入范圍，指的是加在芯片端口上的電壓。經(jīng)過外部電阻之后，外部的共模電壓可 ...

共模電壓范圍是兩個輸入之和的平均值吧

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-1-4 13:29

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-3 15:23
受教了。板子做出來不少了，如果不更改運放的輸入電阻（因為更改后放大不了10倍了），直接把LMV321替換為 ...

17樓已經(jīng)給出方法了
你先把R15改成100K的,這樣輸入就可以正常偏置了,共模電壓也就小了,C14不要了,哪怕是把C14換成100K的電阻也好過
不需要更改放大倍數(shù)和電路的,電路的其它東西都不要動了

ID:475858 · 發(fā)表于 2022-1-4 15:37

Y_G_G 發(fā)表于 2022-1-4 13:29
17樓已經(jīng)給出方法了
你先把R15改成100K的,這樣輸入就可以正常偏置了,共模電壓也就小了,C14不要了,哪怕是 ...

樓主這個問題，看了咱們的回復，共模電壓高了，但是芯片應該沒壞，看到改了偏置電阻后，有正常工作了，可以這樣理解吧

ID:883242 · 發(fā)表于 2022-1-4 15:38

lihui2558 發(fā)表于 2022-1-4 12:44
共模電壓范圍是兩個輸入之和的平均值吧

誰告訴你是平均值的？

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-1-4 15:48

lihui2558 發(fā)表于 2022-1-4 15:37
樓主這個問題，看了咱們的回復，共模電壓高了，但是芯片應該沒壞，看到改了偏置電阻后，有正常工作了，可 ...

不知道,這東西說不準
但共模電壓確實是高了,處理問題原則就是:肯定要先把已知的問題修復.如果不行,再找其它的問題

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 15:54

lihui2558 發(fā)表于 2022-1-4 09:16
這個損壞的原因應該可以確定是電源導致的

已經(jīng)驗證不是損壞，更改R15為500K就好了。電源沒有問題。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 15:58

Y_G_G 發(fā)表于 2022-1-4 13:29
17樓已經(jīng)給出方法了
你先把R15改成100K的,這樣輸入就可以正常偏置了,共模電壓也就小了,C14不要了,哪怕是 ...

把R15改為100K，只是使運放有正常輸出了，但是輸出變小了，導致檢測不到信號了。所以我考慮更換運放。更換為支持5V輸入的運放，支持軌到軌輸入類型的。當然C14最好直接去掉。
17樓的電路應該是不對的，仿真都沒法仿真，V-輸入稍微大了就直接報錯了。

ID:123289 · 發(fā)表于 2022-1-4 16:00

關(guān)于運放：
1、輸入盡可能接近電源中值（即使是軌到軌的運放）
2、輸出盡可能不要直接驅(qū)動純感性或容性負載，實在無法回避，也要減小負載。
有小概率的損壞，多半與電路設(shè)計的富裕度相關(guān)。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 16:25

yzwzfyz 發(fā)表于 2022-1-4 16:00
關(guān)于運放：
1、輸入盡可能接近電源中值（即使是軌到軌的運放）
2、輸出盡可能不要直接驅(qū)動純感性或容性負 ...

多謝回復！
第一條應該很少能做到吧，很多運放都是采集小的電壓進行放大很多倍的。
第二點同意。
經(jīng)過測試，這次很可能是因為實際輸入電壓V+比文檔中標稱的Vcm大了0.5V，一些運放性能好的扛過去了，稍微差的就出問題了。因為產(chǎn)品做出來了1000多個，現(xiàn)在只能考慮更換運放比較快速。

ID:401564 · 發(fā)表于 2022-1-4 16:45

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-4 15:58
把R15改為100K，只是使運放有正常輸出了，但是輸出變小了，導致檢測不到信號了。所以我考慮更換運放。更 ...

我也是無語了..................
這本就不什么特別難的事,都是運放的基礎(chǔ)知識而已
先確認你現(xiàn)在單片機的IO要的是什么信號?是模擬信號還是電平信號?
R15只是提供偏置電壓的,它又不決定放大倍數(shù),如果放大倍數(shù)小了,你可以適當?shù)臏p小R11
17#給的是電壓比較類型的,可以參考,但肯定不能照搬的嘛,不是說人家給什么電路你就用什么電路,自己也是要相應的思考一下的嘛
如果是單片機需要電平信號,就把運放設(shè)定到一個電壓比較器的樣子就行了
如果單片機要的是一個模擬信號要進行ADC的話,就把運放的放大倍數(shù)加大調(diào)試一下
這個整個過程也不過一兩個小時就能測試好的,如果換幾個電阻就能搞定的事,為什么要換運放呢?

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 17:22

Y_G_G 發(fā)表于 2022-1-4 16:45
我也是無語了..................
這本就不什么特別難的事,都是運放的基礎(chǔ)知識而已
先確認你現(xiàn)在單片機 ...

單片機要的是模擬信號。
我表述錯了，我改小R15后，偏置電壓小了，導致V-輸入的小信號要達到更小，即探測距離更近才有輸出（小信號是ITR9909的接收管輸出的，看那個接收管，距離很近時，輸出可以到0V，距離遠，輸出值接近5Vl。）。
所以現(xiàn)在，偏置電壓不能改是最大的問題。
放大倍數(shù)的問題，OK , 我理解有錯，一直想輸入輸出電阻對稱的，改了R15，就得改R14。不然輸出計算公式很難算，而且靠減小R11根本沒有用的。
另外，為什么運放不能換，目前我覺得換運放最方便快速啊

ID:313048 · 發(fā)表于 2022-1-4 17:24

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-4 17:22
單片機要的是模擬信號。
我表述錯了，我改小R15后，偏置電壓小了，導致V-輸入的小信號要達到更小，即探 ...

一個偏置電壓，一個放大倍數(shù)，有那么難改嗎？是為了降低功耗？非得用大電阻才可以嗎？不然為啥還在糾結(jié)這個問題呢，電阻不好選不知道你是從哪方面考慮的。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 17:33

AUG 發(fā)表于 2022-1-4 17:24
一個偏置電壓，一個放大倍數(shù)，有那么難改嗎？是為了降低功耗？非得用大電阻才可以嗎？不然為啥還在糾結(jié)這 ...

不是愿不愿改電阻的問題，麻煩看仔細我的表述。
比如：偏置電壓改小，使V+為2.5V，遠距離時，V-的輸入都高到4V多了，輸出就是一直是0V，相當于探測不到。

ID:313048 · 發(fā)表于 2022-1-4 17:34

彎彎一笑520 發(fā)表于 2022-1-4 17:22
單片機要的是模擬信號。
我表述錯了，我改小R15后，偏置電壓小了，導致V-輸入的小信號要達到更小，即探 ...

看你的電路，你實際上就是想采集紅外接收管對地的電壓來判斷距離而已，你首先要考慮的是你這電壓是怎么來的，不是通過電流流過R5之后分壓得到的嘛，最高電壓5V，也就是說紅外接收管其實已經(jīng)接收不到信號了，這時候的電流幾乎沒有，所以R5就變成了上拉電阻，采集點就變成了5V。你應該處理你的采集電路，你可以試試C8旁邊并一個2K電阻，這樣最大時電壓小于0.5V，放大10倍后也不會大于MCU的輸入電壓。但是這樣處理后你原先的測距算法得變了，以前可能是線性函數(shù)，現(xiàn)在可能變?yōu)橹笖?shù)函數(shù)了。看自己取舍。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 17:40

AUG 發(fā)表于 2022-1-4 17:34
看你的電路，你實際上就是想采集紅外接收管對地的電壓來判斷距離而已，你首先要考慮的是你這電壓是怎么來 ...

理解正確。
軟件都做完了，不想更改了，是我硬件設(shè)計的錯，再去改軟件，他們又得測試一個長長的周期。

ID:607079 · 發(fā)表于 2022-1-4 17:42

AUG 發(fā)表于 2022-1-4 17:34
看你的電路，你實際上就是想采集紅外接收管對地的電壓來判斷距離而已，你首先要考慮的是你這電壓是怎么來 ...

不過你說的C18并電阻是很有道理的一個思路，或許可以用來匹配偏置電壓。。

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LMV321電路工作不良的原因求解測試有百分之10的板子的運放壞

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