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[参考译文] LMH6881输出漂移

Guru**** 1118110 points
Other Parts Discussed in Thread: LMH6881, ADS4128, OPA657, TINA-TI
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/1127975/lmh6881-output-drift

器件型号:LMH6881
主题中讨论的其他器件: ADS4128OPA657TINA-TI

您好!

我使用 LMH6881作为第二个放大器、使用 ADS4128对数据进行采样。 原理图如下:

脉冲(脉宽=20ns、脉冲周期=50ns、tr/tf=2.6ns、 Vpp=0.15V)被馈入 LMH6881。 我们发现脉冲信号向下漂移。 (来自 ADS4128或 示波器的测试相同) LMH6881的输入引脚11处的脉冲信号不会漂移。  

然后、我们从 TI 网站获取 LMH6881的仿真项目。 我们使用适用于 TI 2022的 PSpice 来仿真 LMH6881。 根据仿真结果、我们发现 LMH6881的输出 也向下漂移。 仿真原理图和结果如下:

您能帮我们分析原因、并为我们提供有关此问题的建议吗? 非常感谢!

此致、

兆瓦

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    尊敬的 MW:

    这是由于交流耦合造成的吗? 0V 至0.12V 的输入信号具有+0.06V 直流平均值。 与高频信号一样、这最初通过电容器注入、但随后会通过差分输出到接地的高阻抗降低泄放速度。 一种解决方案是为差分输入信号提供0V 平均值。  

    加快衰减时间常数的一种方法是将共模负载增加到输出端的接地端。

    此致、

    肖恩

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    您好 Sean、

    感谢您的反馈! 是的、这是交流耦合。

    根据您的第一个建议、我们需要添加一个转换器来将单个信号转换为差分信号、然后馈入 LMH6881。 这种方法可以使差分输入信号达到0V 平均值。 因为输入信号的振幅是可变的(可能为0~0.3V、0~0.09V 等)。 我是对的吗?

    我们对第二个将共模负载增加到输出端接地的选项非常感兴趣。 您能否为我们提供具体的电路实现方案?

    再次感谢、致以诚挚的问候、

    兆瓦

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    尊敬的 MW:

    1. 是的、但如果输入信号的平均电压不断变化、您可能仍会遇到相同的问题。 正如我看到的、主要问题是差分输出平均值衰减至大约0V、但首先、可以看到输入信号的可变平均值。

    2.加快衰减的最简单方法是减小 C5和 C6的电容。

    但是、相反、可能是更好的解决方案。 您能否移除所有差分负载(R4、R5、R45、R48?)  这可能会阻止输出在足够长的时间内平均为0V、以便您的应用正常工作? 那么、您不必担心初始衰减时间常数期间的结果不一致。

    此致、

    肖恩

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    您好!

    什么是漂移? 差分输出信号还是仅单独的输出信号?

    正如 Sean 所提到的、这是一种典型的交流耦合行为。 为了最大限度地减小它、需要知道输入信号的实际形状。 如果输入信号在短时间内为零、则可以尝试增大交流耦合电容。 这是在视频电路中完成的、例如。 在这种电路中、甚至可以看到超过100µF μ F 的大电解电容器、并联100nF X7R 以允许高频成分的路径。

    因此、请解释您的输入信号的性质。

    Kai  

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    您好 Sean、

     C5和 C6减小时、输出电压波动更大。

    尊敬的 Kai:

    输入信号是光电二极管跨阻放大器的输出- OPA657。 光学脉冲宽度约为20ns、脉冲 周期约为50ns;脉冲组具有1~16 μ s 脉冲。   脉冲组的间隔约 为1us。 我们使用 PD 和 OPA657将该光学脉冲信号转换为电脉冲信号。 我们 使用示波  器测试 LMH6881 (PIN11)的输入单端;我们发现脉冲信号不会漂移;但我们发现 LMH6881的差分输出信号漂移向下。

    谢谢、此致、

    兆瓦

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    您好!

    好的、脉冲群持续1µs μ s。 这些脉冲组之间的暂停时间有多长?

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    光脉冲是1-16连续的。 然后暂停约1us。 然后重复1~16次脉冲。

    此致、

    兆瓦

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    您好 Mingwei、

    "强烈"、您意味着差分输出的直流失调电压更快速地衰减至0V 吗? 也就是说、具有较短的时间常数? 我认为(#2)是您要求的解决方案。 如果您的脉冲群仅持续1us、现在我意识到这与您需要的相反。

    放大器输入为50Ω μ A、而不是高阻态 这个和 C12将在放大器的上游创建一个滤波器、我们也应该将其考虑在内。 我感到惊讶的是、引脚11在您的测量或仿真中没有漂移。 它在我的仿真中主导了 RC 时间常数。

    一如既往、Kai 是正确的。 更大的电容器将为您提供更长的时间常数。 将所有其他值恢复为原始电路、单独将输入电容器增加到10uF 是否足以降低应用的漂移?

    请找到下面的分析以及 TINA-TI 仿真文件。

    此致、

    肖恩

    0.原件:

    3.较慢的直流衰减(漂移)

       e2e.ti.com/.../LMH6881_5F00_AC_5F00_coupling_5F00_DC_5F00_deacy.TSC

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    您好 Sean、

    感谢您的支持! 你是对的。  仿真中的输入信号漂移。 但我看不到   示波器测量的输入信号漂移。 在这里、我连接了 ADS4128采样的实际信号(与  示波器测量的信号相同)。  Y 轴是信号振幅;X 轴是时间(间隔为5ns)。

    采样时钟为200MHz。 图中两点之间的时间间隔为5ns。 您将看到基线(无脉冲信号、仅噪声)电平漂移下降。  大约1us 后、基线级别恢复正常。 我们希望保持基线水平稳定。 我们尝试了许多方法(包括将 C1更改为10uF/22uF 或并联电容器等)、但失败了。 您能就此问题向我们提供一些建议吗? 谢谢!

    此致、

    兆瓦

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    您好 Mingwei、

    您也应该增加 C5和 C6。

    VCM 处的电压是否稳定?

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    感谢您的选择! 我尝试增加 C5和 C6或并联电容器、输出的漂移将小于以前的漂移。 但输出仍然漂移。 VCM (ADS4128的输出)上的电压稳定。

    此致、

    兆瓦

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    您好 Mingwei、

    我认为这里是对交流耦合的性能的误解。 在下面的中、我展示了两个不同脉冲序列的交流耦合行为、一个脉冲序列具有50ns 的高电平时间和1µs μ s 的低电平时间、另一个脉冲序列具有500ns 的高电平时间和1µs μ s 的低电平时间。 这些脉冲序列应是脉冲序列的非常简化版本、脉冲序列为1和10个50ns、后跟1µs μ s 的低电平时间、这是可以的、因为我们只对交流耦合的平均行为感兴趣。 交流耦合电容应非常大、远大于100nF:

    e2e.ti.com/.../mingwei_5F00_lmh6881.TSC

    您可以清楚地看到、由于两个脉冲序列的脉冲数不同、基线永远不能相同。 因此、即使交流耦合在很长的时间后完全稳定、基线也会在更改脉冲数时漂移。

    当脉冲振幅发生变化时、即使脉冲序列的脉冲数保持恒定、也会发生同样的情况。

    因此、使用特殊信号时、即使存在巨大的交流耦合电容、也无法避免基线漂移。

    一种补救方法是使用真正的直流信号处理。 另一种补救方法是使用自适应方法并在第一个脉冲之前的低电平时间测量基线、从而导致许多"瞬时基线":

    当基线在单个脉冲序列中不会发生太大的漂移时、应正确选择交流耦合电容。

    然后、通过从脉冲高度减去"瞬时基线"来确定脉冲的振幅。 对于每个新的脉冲序列、您采用更新的"瞬时基线"进行校正。

    Kai

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    尊敬的 Kai:

    感谢你的帮助。

    此致、

    兆瓦