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[参考译文] LMH32404:在 ToF 雷达阵列中以并联输出方式使用该放大器时、发现在不同通道之间切换或在不同器件之间切换时、TIA 输出中存在电压阶跃问题

Guru**** 2535250 points
Other Parts Discussed in Thread: LMH32404

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/1115066/lmh32404-when-using-this-amplifier-in-parallel-output-in-a-tof-radar-array-it-is-found-that-there-is-a-voltage-step-problem-in-the-tia-output-at-the-moment-of-switching-between-different-channels-or-switching-between-differen

器件型号:LMH32404

TI 专家:

您好! 当我们在 ToF 雷达阵列中使用该 TIA 放大器进行并行输出时、我们发现在不同通道或不同器件之间切换时、TIA 输出电压具有较大的电压阶跃、最大的阶跃可以达到20mV、 而 TIA 的 P 级单端输出波形(通道1)如下所示:

由于 TIA 输出中的此电压阶跃、后级高增益放大器的输出电压波形具有更严重的阶跃。 后级放大器的 P 级单端波形(通道1)输出如下:

这个问题是我们项目中的一个巨大瓶颈。 我希望能得到 TI 专家的帮助、他们可以帮助解释执行此步骤的原因以及解决此问题的方法是什么?

下面是我们电路的原理图:

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    您好、Jin、

    因此、您不在输出端使用差分信令、而是仅在单端使用?

    Kai

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    您好 Kai,

    抱歉、未上传所有波形、以下是差分信号和 P/N 单端信号的波形、M1通道是差分信号、通道1是 P 级、通道2是 N 级:

    从波形图中可以看出、差分信号仍然具有一定的阶跃、大约为10mV、尽管它优于单端信号。后置放大器的增益为30dB、10mV 的阶跃 将放大到几百毫伏。 我不知道是否有更好的解决方案,以及 如何 解释这一步骤的原因?

    谢谢。

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    您好、Jin、

    在我看来、应在 LMH32404的输出端使用差分信令。 只有这样、才能最大程度地减少所有种类或误差、尤其是在输出信号较小的情况下。

    我认为您观察到的步骤是简单失调电压的结果、这些失调电压因通道而异。 10mV 阶跃仍处于+/-20mV 的"差分输出失调电压规格"范围内。 µC 步进是稳定的-真实偏移电压的预期结果-那么您可以使用 μ V 校准步进。

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    我们发现该阶跃不稳定、它随  光脉冲的输入响应电流而增大。 对于 脉宽为20ns 的输入信号、如果使用 µC μ s、信号将大幅衰减。 希望您能提供更多建议。

    谢谢。

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    您好、Jin、

    1. 这个电压 阶跃是否只在通道间的开关周期内发生(即改变 M1-M4引脚上的逻辑电平)?

    2. 对于所有通道(CH3和 CH4)和所有器件(原理图中的 LMH32404的4个)、这是否一致?  

    3. 您是否在 CH1和 CH2测量之间使用相同的光学检测器(二极管)和偏置?  

    4.  流入放大器的直流输入电流范围是多少?

    谢谢、
    Sima  

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    您好、Sima、

    1. 是的、仅 当我们更改 M1-M4引脚上的逻辑电平时、才会发生此电压阶跃。

    2. 是的。

    3. 是的。

    4.  输入是脉宽为20ns 的光脉冲、相应的 TIA 输入电流范围为0~100uA。 我们发现、当电流小于60uA 时、该阶跃基本上是固定的、当电流大于60uA 时、该阶跃会随着输入电流的增加而加剧。  我们认为、当输入饱和时、该电压阶跃会更差、这种理解是否正确? 如何解释这种现象?

       是否有任何好方法可以移除该电压阶跃?

    谢谢你。

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    您好、Jin、

     感谢您提供更多信息。

    1.这是否意味着电压阶跃在一段时间后消失? 测量 M2时 M1、M3和 M4开关是否全部打开(低于0.8V)?  

    4.这种解释对我们有很大帮助。 您的理解是正确的。 µA 数据表:"LMH32404的线性输入范围约为65 μ A。 超过线性电流范围的输入电流将导致放大器的内部节点饱和、从而增加放大器恢复时间。"

    我们认为这是由于输入晶体管饱和、即使存在取决于 VOCM 的电压余量。 此外、在该说明中、您的 VOCM 设置是什么?

    我之前认为这可能是由于 ALC 块过饱和所致:

    我将与设计工程师确认、并通过更新返回给您。

    谢谢、

    Sima

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    您好、Sima、

       1. 是的、测量  M2时 M1、M3和 M4开关全部打开(低于0.8V)。 在我们的计时设置中、M1~M4单独导通2us、在其他时间关断。

       2. 我们将 VOCM 引脚设置为1.65V,这是通过在芯片外部使用50kΩ Ω 上拉电阻器连接到3.3V (VCC)来实现的,该电压将通过芯片内部的上拉和下拉电阻器来分压。

       现在、似乎 每个通道的差分输出失调电压可能存在一些差异、这会导致差分输出中的电压阶跃、 当输入饱和时、这种现象会更严重。

       请帮助确认这一根本原因、我们希望获得一些方便的解决方案来优化此电压阶跃。

    谢谢你。

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    您好、Jin、

     作为测试、您现在是否可以通过取消电阻器来使 Vocm 保持浮动?

     同时、我仍在研究电流饱和、并将在明天向您汇报最新情况。

    谢谢、

    Sima

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    您好、Sima、

       我们移除了 VCOM 的外部上拉电阻器并保持 VCOM 悬空、但 TIA 的差分输出信号仍具有14mV 的阶跃、与以前相比没有变化。

      然后、我们尝试使用一个499Ω Ω 的上拉电阻器和一个499Ω Ω 的下拉电阻器将电压分压到 VCOM 之外、希望减小 RC 中的 R、但结果是一样的。

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    您好、Jin、

     仍在与器件的设计工程师进行讨论。 出现了一个问题:  

       对于通道1和通道2、您可以看到<60uA 与>60uA 的差分偏移量  

    谢谢、
    Sima

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    您好、Sima、

    当输入< 60uA 时,差分偏移为10~15mV;

    当输入大于 60uA (可能该拐点大于60uA)时,差分偏移大于60mV;

    谢谢你。

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    您好、Jin、

     感谢您提供更多信息和示波器截图。 在第二个示波器屏幕截图中、失调电压看起来在60uA 以上不稳定。 在第一个示波器中、有一个简短的班次、您在234us 上进行了突出显示。 这是由输入特性造成的吗? 您能否分享 有关光学检测器的更多详细信息?  

      我已将上述内容发送给设计工程师并等待反馈。  

    谢谢、
    Sima

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    您好、Jin、

     我收到了设计工程师的反馈:

    我需要一些其他信息、因为他们使用的是环境光消除(ALC)。 输入的直流电平是多少、输入信号的脉宽和周期是多少。 ALC 将对输入信号进行积分、如果周期过快或脉冲宽度过慢、 则没有时间对 ALC 积分器进行放电。 这将产生缓慢增加的偏移

      我相信您提到的脉冲宽度是20ns。 剩余问题汇总:

    1. 脉冲周期是多少
    2. 在第一个示波器中、有一个简短的班次、您在234us 上进行了突出显示。 这是由输入特性造成的吗?  
    3. 您能否分享有关光学检测器的更多详细信息(器件型号或电容/上升时间)

    谢谢、

    Sima  

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    您好、Sima、

    1. 不同通道脉冲之间的时间间隔为2us,而同一通道的脉冲周期为60us;

    2. 在 TIA 的通道打开和关闭切换时发生短暂转换,因为我们的通道切换时间间隔仅为2us;

    我们在 TIA 输入端使用的 APD 具有0.5ns 的上升时间和0.6pF 的电容;

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    您好、Jin、

     感谢您提供所有这些信息。 我们正在研究设计以提出解决方案、并将尽快返回给您。

    此致、
    Sima  

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    您好、Jin、

     同时、  是否可以在光电探测器封装在远离环境光的位置(尽可能减小直流输入电流)的情况下测试电路? 我们认为这可能是由于器件的 ALC 功能所致。  

    谢谢、

    Sima

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    您好、Sima、

    我们尝试禁用 ALC 功能、但它对电压阶跃没有帮助。

  • 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。

    您好、Jin、

      感谢您尝试提出建议。 我们希望对您的问题进行仿真。

      以下是设计工程师的反馈:  

    输入脉冲为20ns、周期为60us? 所有通道上是否同时具有相似的输入? 输入端的直流电平是多少? 它们是否在8us 内循环遍历通道;也就是说、每个通道都在2us 内开启?

    如果您可以获得所有输入端与四个 MX 引脚相关的信号图、我可以设置测试台来尝试对此进行仿真。

      根据我们之前的信函:

    1. 更正了20ns 宽度、0.5ns 上升时间和60us 脉冲周期
    2. 是同时在所有通道上提供相似的输入  
    3. 未经 ALC 测试、但未更改。  
    4. 不太确定您是否在8us 内循环通道、但每个通道在2us 内打开。

      您能否确认我的上述回答、并在第三条和第四条评论中添加更多信息?   

      此外、在所有四个通道上为一个器件绘制一个具有 MX 选择引脚逻辑时序的图也会有所帮助。  

    谢谢、

    Sima