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THP210: 为什么差分输出的中点电压和VOCM有较大的偏移量?

Part Number: THP210

使用THP210全差分输出,电路图如下:

实际测试结果如下:

Vin outn/V outp/V diff/V diff zero/mV
0.001 5.008 -4.993 -10.001 7.5
0.999 3.012 -2.995 -6.007 8.5
2.497 0.014 0.006 -0.008 10
2.997 -0.985 1.007 1.992 11
3.995 -2.984 3.008 5.992 12
4.973 -4.938 4.965 9.903 13.5

其中,diff zero = (outp+outn)/2

THP210的2脚,即VOCM接GND,其输出差分应关于GND对称,但是实际测试结果表明,差分输出的中点电压和GND有10mV左右的偏移。

如果是电阻的公差导致的阻抗适配,会对CMRR有较大的影响,针对这个这个DC测试,应该不会产生这么大的影响,所以我针对这个电路也做了一个蒙特卡洛的仿真,diff zero的变化范围并未超出1mV:

所以,请问THP210的差分输出中点电压偏离VOCM10mV的原因是什么呢?

  • 数据手册有一项指标 VOCM common-mode offset mV voltage为正负10mv,你可以参考一下!

  • 数据手册有一项指标 VOCM common-mode offset mV voltage为正负10mv,你可以参考一下!

    谢谢您的回复。手册中,关于VOCM的值如下:

    VOCM common-mode offset
    voltage
    VVOCM = VICM, VO = 0 V, TA = 25℃ ±1 ±6 mV
    VVOCM = VICM, VO = 0 V, TA = –40°C to +125°C ±10

    我的测试条件是25℃,所以这个offset电压应该最大为±6mV,而在实际测试数据中,这个值最大到13.5mV,比spec大了一倍多。

    是什么问题导致的呢?

  • 您好,正如您所说,共模抑制比(CMRR)是使用全差分进行设计时的关键因素之一,电阻的不匹配以及不合理的layout都会明显降低CMRR的性能。通常,0.1%的电阻器失配会导致60dB 的 CMRR的降低。

    另外,THP210数据手册中对于增益的设定,不论是从power,noise还是相位裕度各方面衡量的话建议选取Rf=2Kohm。不同的增益更改不同的Rg,在对整个DC error的分析中也有描述反馈电阻的不匹配会增加总的直流误差。 所以针对您的问题,建议更改Rf=2Kohm试试,不同的增益改变Rg的值。

    第二就是电阻不匹配以及layout导致的CMRR的性能降低。

  • Hi Kailyn,

    谢谢您的回复。

    更改Rf=2kOhm,Rg=500Ohm后,在Vin=0.001V时,测得的diff zero=14mV,比修改之前的7.5mV变差了。

    这个测试结果很让人意外,根据资料中的描述,使用2kOhm的Rf时,不应该会恶化这个指标。

    是否还有其他手段来分析呢?

    同时也提供出layout供您参考,请对照主贴的原理图一起查看:

  • Rf和Rg的精度怎么样?以及同相和反向端的Rf/Rg的匹配度。

    另外就是主要是Vcom这里的走线,Vocm这里建议0.1uF电容到地。