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[参考译文] THS4541：如何使用级联 THS4541运算放大器实现可切换增益级

admin
Guru**** 2540720 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/1135915/ths4541-how-to-implement-switchable-gain-stages-with-cascaded-ths4541-opamps

器件型号：THS4541

您好！

我必须设计一个具有高线性度、低噪声的可切换增益级(x1、x10和 x100)
以及直流至高达100MHz 的带宽。 评估 THS4541似乎适合此工作的不同运算放大器。
该原理图包含4个增益级、每个增益级都具有应用的增益级。 3.16.
因此、四级串联可达到100的增益。 有关 TI 仿真、请参阅随附的 PSPICE 原理图。

现在、我要介绍一种开关(此处为手绘 DPDT 继电器)以供选择
增益= 1 (绿线、未使用 OPAMS)、增益= 10 (棕色线、使用两个右侧增益级)
且增益= 100 (蓝色线和所有4个增益级的使用)。

为了降低噪声、应最大限度地减小电阻器。 另一方面、在的静态条件下
继电器不应出现未定义的情况(例如、通过悬空输入)、尤其是在期间
动态条件(继电器的切换)不应发生未定义的情况。

以下问题：
1.使用双刀双掷继电器的方法一般是可用的还是其他机会？
如果是、请提供可能的机会。
电流除垢的输入和输出电阻器(例如 R19、R34、R27)如何？
它们都是必需的(也是第一个3.16因数增益级和第二个因数增益级之间的内部输入)
或仅是的输入和输出端接电阻器
两个因数3.16增益级(=因数10)、或者是否有其他解决方案没有这些
可能的电阻器？

谢谢、此致、

Andreas

  • 0
    TI__Guru**** 2540720 points
    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。

    尊敬的 Andreas：  

    是的、这应该与您绘制电路的方式类似。 我只是尝试使用具有低电容的继电器、因为它们对放大器的影响最小、并且降低了引入任何不稳定性的风险。  

    可移除差分输出电阻器(R19、R34、R27)。 在这种类型的配置中、您不需要这些配置。 我将保留11欧姆串联输出电阻器、因为它们将有助于将任何电容与继电器隔离。 如果您不想在11欧姆电阻器上损失一点电压、您可以将其移至反馈环路内。  

    我不清楚的一点是、您的输入源是差分还是单端？ 如果您仅使用单端输入、我们希望略微更改设计。  

    此致、

    Jacob  

  • 0
    TI__Guru**** 2540720 points
    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。

    嗯、Andreas、不确定您在哪里得到了这些方程、这些方程用于反相运算放大器、  

    FDA 的单端设置涉及的内容要多得多、并在第37页的 THS4541数据表中进行了说明。 我在 Intersil 研究出的结果是、在这种情况下、Rt (您的 RM)的近似形式二次解算可以识别 Rg 的有功阻抗方面、因为输入 VCM 电压必须随输入信号移动以生成差分输出的另一侧。  

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    TI__Guru**** 2540720 points
    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。

    尊敬的 Andreas：

    我不理解"V7"和"R8"。 不应该在左侧的绿色线之间连接"V7"？ "R8"的确切目的是什么？

    在任何情况下、先进的 HF 继电器都应与极低的杂散电容搭配使用、并能够切换"干负载"。

    Kai

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    TI__Guru**** 2540720 points
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    感谢大家的反馈。

    问：我不清楚的一点是、您的输入源是差分还是单端？ 如果您仅使用单端输入、我们希望略微更改设计。
    A：增益级的输入源将是差分的。 基本上、两个独立的运算放大器可与仪表放大器配置兼容。

    问：我不理解"V7"和"R8"。 不应该在左侧的绿色线之间连接"V7"？ "R8"的确切目的是什么？
    答：很抱歉造成混淆。 这些组件可能会被刮擦、因为它们用于具有单端输入和不带手动继电器的首次仿真中。

    Q：在任何情况下、先进的 HF 继电器都应具有极低的杂散电容并能够切换"干负载"。
    答：我评估了一些相关因素、目前的重点是什么
      Omron G6K-2f-RF 系列
      Fujitsu FTR-B3-IM 系列
      TE Connectivity IM 系列
      它们具有相同的引脚排列和某种程度上可压缩的鸥翼布局/封装(必须基于全部三者生成新的封装、以实现  最大的灵活性)

    Q：FDA 的单端设置涉及的范围要大得多、并已在第37页的 THS4541数据表中进行了说明。
    答：谢谢您的指出。 我将进行详细介绍。


    是否有进一步的改进提示？
    尤其是在继电器开关期间、我会期望出现一些"未知"情况。

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    TI__Guru**** 2540720 points
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    还有一点：

    假设完整的差分信号使用形式是输入到输出、Vcom 输入引脚是否可用于 OPAMP 级的直流偏移校正？

    我想在 U2和 U4上施加直流电压以进行可能需要的直流偏移校正、并将 U1和 U3的 Vcom 连接到0V/GND、因为增益级的用例开始形成直流到100MHz。

    此致、

    Andreas

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    TI__Guru**** 2540720 points
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    没有 Andreas、信号路径是差分的、Vocm 控制引脚用于输出共模、要引入差分偏移校正、您需要将直流偏置置于信号路径的一侧、并使用来对路径进行零-如果允许交流耦合、 我们在大部分时间使用伺服环路、  

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    TI__Guru**** 2540720 points
    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、Michael、

    感谢您将差分信号中的直流分量带回我的脑海中。 你把我从一个错误中拯救出来。

    如何以最佳方式对信号路径归零？

    一种方法是使用信号路径中的最后一个运算放大器并在此处进行校正。 在最终设计中、将使用差分到单端转换来驱动示波器和频谱分析仪。 最后一个运算放大器的直流校正可由可切换/可编程 DAC 完成、该 DAC 在一个信号引脚上引入不同的直流电压。
    现在、我已经阅读了有关该主题的大量阐述、但目前、如果在增益100模式下使用增益级、我没有获得有关最坏情况下的直流偏移误差的图、因为每个运算放大器都会引入额外的误差并放大之前的误差。 如果误差为10mV 或1500mV、则会产生很大的不同。 反馈电阻器和增益电阻器的展宽对直流误差有很大影响。 因此电阻器的容差为01%。
    请通过 excel 表或仿真提供帮助。

    如果已知其他甚至更好的直流信号路径归零方法、请分享。

    请在结尾处找到随附的具有差分到单端转换的更新原理图
    具有 DPDT 继电器的可切换增益级(x1、x10和 x100)似乎正常。

    此致、

    Andreas

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    TI__Guru**** 2540720 points
    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、Andreas、

     在输出端看到的最大偏移电压将取决于增益级的数量；因此、对于每个开关、这将有所不同。 每个级将在温度范围内产生最大输入失调电压、再乘以级增益、然后乘以反馈电阻器的输入偏置电流。 由于此设计中的电阻器值较小、因此输入失调电压将占主导地位。  

      由于您在最初的问题中提到的频率范围是直流到100MHz、因此您将无法使用 Michael 提到的交流耦合电容器方法。 但是、如果是具有容差空间的一致测量、您可以使用在最后一级具有不同负直流偏置的所述方法。  

    谢谢、
    Sima