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[参考译文] OPA855-Q1:输出布局指令

Guru**** 2392015 points
Other Parts Discussed in Thread: OPA855, LMH5401

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/1089964/opa855-q1-output-layout-instruction

部件号:OPA855-Q1
主题中讨论的其他部件:OPA855LMH5401

OPA855数据表中提供的布局指导是要拆除所有输入和输出引脚下的接地平面。

文本下方的图仅显示FB针所在区域的切口。

实际输出引脚是否还应具有切口以降低寄生电容?

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    您好,Francis,

    您提出了一个好问题!  布局是高速设计的重要组成部分,您可以了解为您的应用推荐的GND和电源平面切口数量。  虽然我承认 第11节:版式指南与随附图片之间的差异,但我认为在  您的分析中,文本描述应优先于图片。  我查看了OPA855的EVM板, EVM的布局在EVM用户指南的第4页和第5页上显示了GND和电源平面切口。  

    https://www.ti.com/lit/ug/sbou210/sbou210.pdf

    结合书面11.1 布局指南部分,11.2 布局示例和OPA855 EVM之间的建议,建议您也切断输出和输入,而不仅仅是在反馈电阻器/引脚下面。  

    简而言之,我建议使用输入和输出引脚/网络切断器,以减少寄生电容,如您在问题中所述。

    最佳,

    Alec

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    您好,Francis:

    这是我通常在HF电路的接地平面上开孔的方式:

    开口应包括所有相关部件(OPAMP,反馈电阻器)焊片下方的区域,相关铜轨下方的区域和相关部件下方的区域。 请参阅红色矩形。 您会注意到,开口比焊片,铜轨和部件实际消耗的开口要宽一些。

    至少应在印刷电路的所有上层(即印刷电路板顶部和内层上的接地填充层)上开孔。 是否还应在印刷电路板的底层开孔取决于应用和使用的运算放大器。 在使用三个1GHz运算放大器的27MHz传感器电路中,我不会在底层的接地平面上开孔,因为我需要在底层的这一实心接地平面作为对其它电路的防护。 但这不是所有运算放大器都能做到的。 有些人甚至还需要底部层的开口。

    值得注意的是,多层板的层间距通常不相等。 例如,在许多1.6 mm 厚4层板中,内层与外层之间的距离仅约为100µm。 因此,顶层至第二层之间形成的杂散电容是1.6 mm / 100µm μ F =比顶层和底层之间的杂散电容大16倍!!! 这是一个巨大的差异,因此,必须在4层板的第二层有开口。 在多层板中,顶层和第二层之间的距离甚至可以小于100µm。

    这种巨大的差异就是为什么在内层中开口是"必须"的,而在某些应用中,在底层中不带开口的实心地面板是可以接受的。

    出于同样的原因,不要忘记铁氧体磁珠下的实心接地平面上的开口! 否则,一个100µm间隔的接地平面会非常有效地使铁氧体磁珠短路,并完全破坏滤波性能。 在第二层OPAMP下运行100µm ²的铜轨也是如此。 这里的杂散电容可能会完全破坏OPAMP的性能,甚至导致不稳定。 在不同层运行的铜轨之间始终有一个隔离接地平面。 或者,用不同的词语来表达同样的意思,切勿让信号穿过地面上的开口。

    因为顶层(组件层)和多层板的第二层之间有巨大的杂散电容,甚至是其他组件(和铜轨!) 那些似乎不太容易受到伤害的国家应该在坚实的地面上有一个开口。 但我认为让开口变得比绝对必要的更宽是不好的主意。 我认为最好考虑在底层有一个坚实的地面平面,它距离顶层的距离是第二层的16倍。 我的赛道肯定从中获益。

    图12-1中未显示的是连接各个地面和地面填充物所必需的多通孔。 下面是我之前为另一个线程创建的布局示例,显示了最小通量:

     

    另一个重要的tipp:切勿将高频电路的组件放在空闲位置。 始终将组件放置在理想位置(OPAMP输入处信号布线的最短距离,最短接地连接,去耦合盖和电源电压引脚之间的最短连接等),然后将整个块移动到印刷电路板上的自由位置。 当您开始拉开部件以填充印刷电路板上未使用的区域或使布局看起来更可爱时,您将会失败。 在某种程度上,您可以使用1MHz OPAMP来完成此操作,但绝对不能使用1GHz OPAMP。 甚至每毫米的铜质轨道都很重要。 1 cm 长和0.3 mm 宽铜轨显示电感约为10nH,杂散电容约为1.2pF。 10nH等于相同频率下63R的阻抗,1.2pF等于133R。 因此,这条短铜轨的作用就像您要在电路中安装一个额外的63R和133R阻抗一样。 您认为这是一个好主意吗? 但当您在电路中根接这样一条1 cm 长型和0.3 mm 宽型铜缆轨道时,您就能有效地做到这一点。

    在地面上运行的铜轨会产生特性阻抗。 如果铜轨变得越来越长,则应使用微带技术使铜轨看起来像50R系统中的50R线路,例如,为了能够以其特性阻抗正确端接线路。 但这是一个不同的故事。

    Kai

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    感谢Kai提供的信息,

    我在我的OPA855 TIA设计中剪切掉FB引脚和反馈组件周围的所有层,与您的建议类似。  还遵循了使APD和反馈网络与OPA855保持非常接近的其他建议。 使用PSPICE和Tina Spice的相位余量>> 45度。  没有稳定问题,我们迄今已建造了数千个没有稳定问题的主板。  

    发布此帖子的原因是我正在为另一个系统开发新版本的探测器,我发现布局建议文本与OPA855数据表第11节中的图之间存在差异。

    有些高(GHz频段)带宽放大器在输入和输出引脚上清除接地会导致电感过高,因此不建议使用。 (即) LMH5401

    对于这种设计,我的单端阻抗为50欧姆。 我的差分阻抗轨迹为100欧姆。

    问题: 您是否知道为什么在FB引脚下添加接地会影响稳定性?  我可以看到它会对带宽和输入参考噪音产生什么影响,但我不确定它如何影响稳定性。

    谢谢!

    弗兰克

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    您好,Francis:

    与输入引脚在同一侧有单独的FB引脚的主要优点是最大程度地减少了反馈电阻器连接到OPAMP输出的铜轨寄生性(电感和杂散电容)。 由于FB引脚在内部连接到OPAMP的输出,一个接地平面会增加OPAMP输出所看到的负载电容。 这确实对相位余量有负面影响,在模拟中影响不大,但也不可忽略:  

    OPA855的输入处的杂散电容对相位余量有更负面的影响,尽管:

    e2e.ti.com/.../francis_5F00_opa855.TSC

    我认为数据表图11-1中地面上的开口意外地向上滑动了一点。 至少,数据表中的相应文本与图11-1相矛盾,因为它清楚地表明应去除输入和输出引脚下方的接地。 我认为目的是将地面上的开口直接放在反馈电阻射频下,同时覆盖铜轨,连接至OPAMP输入(引脚3)。 但即使这样,开口也不完整,因为它没有覆盖rg的“热”焊盘和OPAMP输入的焊盘(引脚3)。

    我觉得我的开场时间更好  

    有些403.7528万有些高403.7528万高(GHz标准)带宽放大器在输入和输出引脚处清除接地会导致过高电感,因此不推荐使用。 (即) LMH5401[/QUOT]

    与OPAMP输入串联并直接安装在输入引脚上的范围为10...100R的小电阻器通常会有所帮助。 此电阻器的作用是抑制寄生物引起的共振(结合线电感,杂散电容等)。 该电阻器还可与OPAMP的输入电容结合使用,作为低通光滤波器。 足够重,可防止运算放大器的输入级振荡,但足够轻,可避免整个电路的相关带宽限制。  

    Kai

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    谢谢Kai -

    有意义。

    实际上,您正在向输出增加电容,从而降低相位裕度

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    确实是弗朗西斯

    Kai