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[参考译文] LMH5401:调节 LMH5401以处理+/- 2V 或4Vpp 的 FSR

Guru**** 633810 points
Other Parts Discussed in Thread: LMH5401, ADS5407, LMH6554, THS4541
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/1114179/lmh5401-tuning-lmh5401-to-handle-fsr-of---2v-or-4vpp

器件型号:LMH5401
主题中讨论的其他器件: ADS5407LMH6554THS4541

您好!

前言:

我的应用需要来自0V 至+/-1.8V 范围内的光学传感器的输入信号被驱动至 ADC

有两个信号、一个在0至+2V 范围内、另一个在0至-2V 范围内

信号的范围为 DC-250MHz

在 ADC 之前,我已选择 LMH5401作为 FDA (我希望采用 TIDA-00826参考设计| 德州仪器 TI.com )

我已选择 ADS5407作为我的 ADC

我希望将 ADC 用于交流和直流耦合、因此我在仿真中为两者提供了选项、并根据要求提供了衰减选项。

下面是我的 SCH

还附加 了 TINA-Simulation-File

请让我理解以下内容

1、 如何使用上述电路将性质低于 ADC 的信号进行调节

您可以清楚地看到、我的信号将在两个通道中都具有直流偏移、我希望保留直流偏移、因为它是一个重要的测量参数、同时我还需要测量信号的交流变化

绿色通道中的信号最多可以触碰+2V 和黄色通道-2V

由于我很难将这个大摆幅应用到 ADC、因此我所见过的高速 ADC 的摆幅 仅为2Vpp

如何调节 ADC 输入的信号

2.为什么仿真显示 ADC 增益负值小于0dB 的波形图? 我在哪里出错了吗? 下降3dB/dec 始于100Meg,这只是为什么? 我希望 FDA 在1V/V 增益下工作频率高达500MHz。

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    Shyam、您好!

    您需要将 PD 引脚接地并再次运行这些引脚。 您在断电模式下进行仿真、会得到错误结果。

    我会继续关注、并告诉您是否发现任何其他问题。

    最棒的

    Sam  

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    您还交换了直流耦合器上的电源

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    感谢您的帮助、它发挥了作用

    现在、我想详细介绍一下运算放大器的适用性

    我更了解了我的信号、记录的活动如下

    Q 通道为2580mVpp、I CHANNEL 为2100mVpp

    我需要对该信号进行调节以将其连接到 ADC 并充分利用 ADC 的分辨率

    现有运算放大器的问题是高频率下的增益峰值、

    虽然我的信号不会下降到范围内,但我觉得高频时可能会有噪声,这可能会成为主要噪声,所以我希望严格地将运算放大器调谐到低于500MHz 的频率, 在 FDA 之后、我应该再放置一个500MHz 的 LC 滤波器以进行非常正确的滤波、我觉得现有的运算放大器调优可能需要 femto 法拉电容器、这可能会使设计变得复杂、无法实现。

    我是否可以使用 LMH5401实现上述信号调节? 或者、我是否需要切换到 LMH6554等运算放大器 或 GBW 以下的运算放大器? 如果是这样、请建议使用大 Vpp、大于或小于2.5Vpp 的 Vpp

    因为我不需要任何增益、而是希望仅将输入信号转换为差分信号

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    你好,Shyam

    LMH6554无疑是一种可行的替代方案、我们还可以考虑采用有源滤波器级。 我认为 LMH5401仍然可以正常工作、但对于该应用而言、这可能有点过分。  

    最棒的
    Sam

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    大家好、我希望使用 LMH6554将我的信号衰减到一半、我的信号在两个通道中都限制为4Vpp、因此我希望将其转换为2Vpp

    输入 AFE 将服务器用于以下目的

    2:1的衰减  

    2.单端到差动转换

    3.过滤

    那么、您能不能为我推荐具有 CF 的 RF、Rg、Rt 值、以用于上述目的。

    我曾试验 过直流移位1V 和200MHz 1Vpp 正弦波的输入

    低于值、但我在输出信号中看到了一些问题。

    输出信号

    我不知道 为什么信号在重建中不是那么干净或正确。

    1.请帮助我选择合适的无源器件值

    此外、我认为、当我们将信号连接到反相输入时、输出被反相并发送到 ADC

    3.我可以向同相端提供信号吗? 它是否可以执行相同的操作? 每个 ADC 前端不会相同,通常这是通过数字方式管理的?

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    Shyam、您好!

    仿真中的电源配置是什么? 您能否发布文件? 我们可以为您设计无源滤波器或有源 MFB 滤波器、您的-3dB 目标频率是否为500MHz? 您的传感器输出是否匹配50欧姆?

    最棒的

    Sam

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    随附了 SPICE 仿真- LMH-6554  

    我的射频输出需要50 Ω 终端、因此 LMH-6554的输入当然是49.9 Ω 终端

    由于我的 VCM 为2.05、我假设我需要在+3.3和-3.3电源下运行

    我的输入频率最大为200MHz、因此我选择了500MSPS ADC

    如果信号被滤波至200MHz、并且衰减50%、则效果会更好。

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    Shyam、您好!

    对于仅200MHz 的带宽、我认为我们应该查看 THS4541。 我仍然对您的规格有点困惑:

    -输入摆幅是+/-1.8V 还是+/-2V? (两者均在上文说明)

    -输入共模为0V 吗? (在您的最新仿真中为-200mV)

    - 是输入信号带宽200MHz 或250MHz (均在上面声明)

    -我们是否仍然考虑交流和直流路径以及多输入衰减网络(仅指定2:1)?

    由于 ADC FSR 为1.25Vpp、因此在设计 FDA 衰减器和差分输出偏移时、我们需要注意稳定性/峰值

    我只想确保这里的一切都是正确的。

    在 TINA 中使用源极串联50欧姆电阻时也要小心、它不像匹配的实际源极、而是用作电路前面的分压器。 TINA 不处理射频反射或不匹配、因此您可以将其排除。

    最棒的

    Sam

     

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    存在一些不同的状态、因为在适当的时间内、我实际上已经对传感器进行了表征。

    最终要求:

    输入摆幅为+/- 2V

    输入 CM 为0V、但由于光-电混频器的 LO 功率、存在直流偏移、并且来自光纤的信号性质会导致直流偏移、 这就是我希望使用直流耦合来保持信号性质的原因。

    3、输入信号带宽最大为250MHz、我希望对100、150、200和250进行实验、以便将带宽保持在最大250MHz

    4.我希望只进行直流耦合、我只放置0欧姆电阻器、在需要时、我将用0.1uF 电容器替换它、使其成为交流耦合、在继电器上的支出增加了我的 BOM 成本

    5.我希望使 AFE 独立于 ADC,因为将来如果基于 BOM 成本和研发后的最终原型,我可能会更改 ADC,因此我将把 FDA 的 VCM 保持在1.25至2.05V 的控制范围内, 我的 ADC 当前定稿是 AD9684和 ADS5407。

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    平缓提醒、您能回复该主题吗

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    感谢您澄清规格、今天稍后我将为您介绍一些内容。

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    Shyam、您好!

    请参阅随附的文件。

    e2e.ti.com/.../Shyam-Attenuator.TSCe2e.ti.com/.../Shyam-Attenuator-STAB.TSC

    最棒的

    Sam

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    我对这个问题的关注极少

    我的输入要求 是:摆幅为+/- 2V,+5V 的单电源可以处理非 inv 终端上的负摆幅吗? 我对这种配置非常困惑

    最大差分输入电压仅为+/-1V、负侧的输入电压范围为 VS-0.5、即-500mV、但我的输入可以高达-2V、请阐明

    2.您能解释一下您放置的输入和输出电容器是10p 吗?它们是否仅用于模拟需求? 我是否需要它们

    请仔细阅读下面的最终 sch 设计、并对所选的保护二极管发表意见。

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    Shyam、您好!

    请参阅: 使用具有负输入电压的单电源全差动放大器来驱动 ADC

    2.输入1p 增加高频噪声增益以提高稳定性,输出10p 为滤波。

    这里的输出不包含任何 RC LPF、因此带宽现在为~275MHz、 该二极管的反向电压限制仅为5V、射频的差分负载匹配通常为100欧姆

    最棒的
    Sam

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    感谢您提供的材料参考、这让我对方向有了一些了解

    1.我已按照建议在输入和输出端放置电容器、我要使用的 ADC 之一是具有50欧姆的可编程输入阻抗选项

    为了避免不匹配,我放置了50欧姆的输出负载电阻,我是否做错了? 否则、我可能会减小 ADC 的输入范围!

    使用的 ADC 的数据表: AD9684 (修订版 0)

    2.我使用5V 限制、因为我的输入可能不会超过5V 正负侧的限制、我已经将其拉到两侧的2.5V 正负、以便超过2.5V 的任何电压都能够传导到5V 的限制、 您建议我超过5V 的任何原因是什么?

    根据我的理解 、THS4541应支持 Vs (+)- 1.2V (即3.8)的最大限制、3.8V 输入电压的输出将为1.9、这是 ADC 的限制、 因此、我假设通过二极管的输入限制不会对 FDA 造成任何问题、如果我的理解有误、请纠正我的问题。

    总结之后、我的最终设计如下所示

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    看起来50欧姆的差分负载对于该 ADC 来说很好。

    我并不是真的关注您的二极管逻辑。 目的是、如果输入电压为+2.7V、顶部二极管将开始导通至正电源轨、如果输入电压为-2.7V、底部二极管将导通至底部电源轨。 但对于该二极管、5V 是反向击穿电压。 因此、您现在的情况是、如果输入变为+2.5V、 底部二极管将在顶部二极管导通前开始击穿、 因此  现在削波二极管 可能仅在反向击穿模式下运行...  

    另外、很抱歉、使用2pF 电容的1k 负载只是对 ADS5407的输入阻抗进行建模:

    您可以从设计中删除这些内容。

    最棒的

    Sam

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    2GHz 示波器设计采用二极管逻辑、请参阅入口点二极管。

    如何在这里管理它?  

    基本上,我需要向 FDA 提供保护,以避免对 FDA 造成任何损害,如果上述方式不合适,请建议采取其他方式。

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    实施方案还不错、但您需要选择反向击穿电压更高的二极管、以便它们能够在这些电源电压范围内正常运行。

    最棒的

    Sam

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    我希望与您共享布局文件、您能接受我的朋友请求吗

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    请参阅您的消息。

    最棒的
    Sam