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[参考译文] AMC3301:双绞线上的差分输出

Guru**** 2652535 points

Other Parts Discussed in Thread: AMC3301, AMC1200, AMC3302, OPA365

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1591513/amc3301-differential-output-over-twisted-pair

部件号: AMC3301
主题中讨论的其他器件: AMC1200AMC3302OPA365

尊敬的团队:

代表我们的客户发帖。

通过 12“-24"双–24双绞“绞线 100 Ω 带状电缆传输 AMC3301(AMC1200 也适用)的差分输出是否可行? 接收端将是仪表放大器、用于将其转换为 ADC 的单端信号。  数据表似乎没有太大关于放大器的稳定性的内容。 在通过电缆发送之前在 AMC3301 的输出线路上添加串联电阻(10-50 Ω)是否有意义?  我显然无法在 INA 的输入端添加端接电阻器、因为 AMC3301 仍然无法驱动所需的电流。  该应用将是基于 SiC 的电机逆变器、通过此带状电缆与控制器隔离。  

还是要推荐某种模拟线路驱动器来实现?  但我不愿意增加额外的器件。

此致、

Danilo

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    尊敬的 Danilo:  

    我个人没有将这种长双绞线带状电缆连接到任何运算放大器的输出端的经验。  

    但是、我希望它能很好地运行。  最近、我使用了两根 3m 同轴电缆将 AMC3302 的输出连接到示波器。  

    我建议使用 10 至 22 欧姆的串联电阻。 我甚至可以考虑在接地端添加一个非常低的电容 (15pF)。 这不会引起太多的滤波、但可能有助于处理 ESD 事件。  

    我同意终止协议。 当然、出于您分享的原因、这不是理想的端接、但使用例如 1-10k Ω 电阻器进行端接应该可以正常工作。  

    请注意、在所有情况下、噪声都可能会耦合到带状电缆。 必须是完美的。 在正向电阻器上带有电容器的典型差分放大器可能具有非常差的 CMRR。  

    您是否能够绘制系统/电路图、以便我们查看推荐的解决方案?

    此致、  

    Jiri Panacek、ISC 系统应用工程师

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    尊敬的 Jiri:

    我是发布原始问题的人、感谢您的答复。  下面是我试图做的一个草图。 AMC3301 将读取电机相位分流器。 我可能 需要选择不同的 INA 来适应电压范围、但只是为了表明我要转换为单端。  由于我计划在每个开关周期的“安静“窗口期间对电流进行采样、因此我希望会尖叫、不必应用过多的模拟滤波、以免延长稳定时间。 信号将驻留在 40 引脚带状电缆(带双绞线)上、这种电缆仅包含用于控制的其他差分模拟对和 RS422 对。 但它不会包含任何直接的电机 di/dt 或 dv/dt 内容、我猜可能会在空气中耦合的内容除外。  话虽如此、您的滤波是否仍然那么重要?  我当然听说过匹配的端接、但我没有听说过像您提到的那样以更高的值(1-10K Ω)终止。  感谢您的帮助!

    Zackary Long

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    您好、Zackary、  

    感谢您的分享。 我有几点需要您考虑。  

    AMC3301 的电路图正确。 尽管如此、请在下面我重点介绍的位置考虑铁氧体磁珠(0603 封装)。 默认情况下、使用 0 欧姆电阻。 这些铁氧体磁珠偶尔会帮助消除来自电力线(电机相位)的高频噪声。

    仪表放大器(AD8421 或类似器件)相关信息。 这是一个很好的设备和我们的朋友从 ADI 做了一个很好的工作。 在您的应用中、具有较宽范围内的有效共模抑制比非常重要。 我看到该器件在 200kHz 下仍可实现 60dB。 这很好。

    我不太喜欢带有 BAT54 的保护二极管。 这些是肖特基的,它们漏电流。 这种泄漏会随温度和施加的电压而变化。  BAT54 有多个制造商、体面的员工还会在数据表中发布典型图。

    (礼节:Vishay)

    如果两个二极管泄漏相同的电流、则不会出现问题。 但是、可以看到、当 INA 的输出电压 接近其最大值或最小值时、一个二极管的反向电压接近 0、而另一个二极管的反向电压为 3V、例如 3V。 这是错误出现的时候。 我认为、在您的应用中、这不会有什么不同、但很遗憾为 INA 支付溢价、然后由输出端的二极管影响其性能。  

    我认为、通常不需要在 ADC 的输入端提供保护、尤其是当运算放大器 (INA) 靠近引脚时。 如果您仍希望保护输入、请查看我们的二极管。 它们不是主流、但即使在温度范围内、也具有极低的电容和漏电流。

    示例:

    https://www.ti.com/product/TSD03

    https://www.ti.com/product-category/passive-discrete/diodes/esd-protection-diodes/overview.html

    https://www.ti.com/product-category/passive-discrete/diodes/tvs-diodes/overview.html

    不要混淆、它们大多数用于 USB 总线或类似器件。 它们也适用于模拟应用。 :-)

    一般而言、我们看到客户使用分立式差分放大器将 ADC 的差分信号转换为单端信号。 请参阅我最近发布的应用手册: https://www.ti.com/lit/an/sdaa114/sdaa114.pdf

    关于终止 好吧,让我走在一个薄冰上…… Slight smileμ s

    INA 和差分放大器(OPAMP + 4 个电阻器)之间的主要差异之一是输入阻抗。 差分放大器具有未缓冲的输入、因此、单端和差分阻抗都在数十千欧范围内。  适当的 INA 具有输入阻抗为~1G Ω 的缓冲输入。  

    耦合到 AMC 和 INA 之间信号线的噪声会产生微小电流。 该电流必须找到返回电源的路径。 如果存在高阻抗路径、该电流会产生更高的压降 、因此误差会更高。

    我建议在输入中添加类似这样的内容:

    我先使用 10k Ω 电阻器。 它的作用如下:  

    *在电缆断开连接的情况下, INA 的输入端会正确偏置,并且不会悬空。 Vo 将保持为零。

    * 耦合到电缆的共模噪声将通过电阻器传递到接地端。 (而不是通过 INA 输入电容)。

    我不建议在差分信号路径中添加电容器。  电容的容差比电阻器高得多、通常会使情况更糟。 让 INA 的 CMRR 功能即可完成这项工作。 如果您遇到问题、请稍后开始添加大写字母。

    PS: 我以前使用了一个词“终止“。 在高频信号的阻抗匹配的情况下、更多地使用端接。 AMC 器件的信号由于带宽有限而会相当缓慢。 因此、无需担心信号反射等问题  

    在这种情况下、我更想考虑共模和差分噪声的“受控路径“。 我可能不应该使用“终止“一词。  

    我希望这对您有所帮助!

    此致、Jiri

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    Jiri、

    感谢您提供的优质信息! 我计划实施您在这里提出的所有设计点。  您是否还建议差分电阻器为 10K?  仿真结果表明、AMC1200 对输出负载敏感、因此 10K 电阻器有一点误差(损耗为~10mV)、但我想我愿意接受这一点。

    我看过几次您的应用手册、对我非常有帮助。 但是、 对于 ADC 输入端使用的这些外部 RC 滤波器、我从来没想过要做些什么、也许您可以帮我解决这个问题。 如果 选择的放大器具有足够高的带宽 (OPA365) 来使外部 RC 滤波器稳定下来、那么 RC 滤波器的重点是什么?  如果放大器的带宽足以使整个网络(即 rb-CB-csh)稳定、则它应该能够在没有 CB 的情况下实现良好的网络稳定、而总电容更小。  为什么需要 CB 呢?  如果它可以填充 CB-csh 电荷桶、则可以填充 Csh 电荷桶。  我相信这里缺少一些基本要素。   

    如果将 Rb-Cb 用作抗混叠滤波器、那么我认为这是有意义的、不过另一个 TI 视频提到它不应该用于此目的。 该参数表示、抗混叠应在截止频率低得多的另一个上游滤波器中完成。

    谢谢您、

    Zackary Long