[参考译文] XTR300：针对1kHz 信号优化 XTR300

正弦波

方波

三角波

叠加输出噪声(蓝色是输入信号)

尊敬的 Peter：

有几个问题： 我假设 您希望在电压输出模式下使用 XTR300、还是希望使用电流输出模式？ 您能否在上述测试中确认 J1-J7 EVM 跳线配置设置？   在上面的测试中、除了默认的 RC 滤波器 R17=15 Ω 和 C2=10nF 之外、XTR300输出上是否还有任何其他负载(假设安装了 J6)？

我怀疑 XTR300与您选择的组件一起工作时是稳定的(假设 DRV 输出端没有额外的电容负载)；但是、一旦您让我知道确切的设置、就会详细了解。  

XTR300架构  能够通过使用一 个内部周期斩波技术来实现极高的直流精度； 并且一小部分开关 斩波噪声毛刺出现在 DRV 输出、I (MON)和 IA (MON)输出上。 数据表讨论了第23-24页的斩波开关噪声。  此外 、如果我们查看器  件在电压和电流模式下的输入参考噪声频谱、数据表图17、19、21上的噪声图显示了大约~20kHz 的频谱中的噪声分量。

一般而言、 具有 Rset/Ros 并联组合的补偿 CC 反馈电容器对 DRV 输出端电路和 RC 滤波器的稳定性和带宽有影响。  这些组件还 有助于降低斩波噪声、同时在带宽方面进行权衡。  如果您对1KHz 带宽感兴趣、我们可能会考虑 在  器    件输出端放置一个高阶低通滤波器、并略微增加反馈电容器以降低带宽和噪声、同时仍尝试为所需的1kHz 信号保持足够的带宽。    根据您的应用中的噪声容限要求、这是可以接受的。  然而、   使用 一个简单的单极 RC 滤波器将 XTR300的输出上的斩波器噪声设定在更高的带宽上；使用 CC 反馈电容器的更高带宽组合。

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、

感谢您的快速回复。

为了捕获示波器图像、评估板已配置为输出电压、但实际上需要电流和电压输出。 这是否会带来额外的设计挑战？

除了 C1和 C3之外、没有进行任何修改、这意味着 DE 默认 RC 滤波器保持不变。 跳线配置如下：J1、J2、 J6 =闭合、J3、J4、J5、J7 =开路

关于斩波开关噪声、您说的是、如果我们将电路带宽限制在20KHz 以下、则噪声级别是可以接受的？  希望获得一些有关替代组件值的建议。

期待您的回复。

此致 Peter

尊敬的 Peter：

由于数据表中指定的斩波架构、XTR300的架构在没有滤波的情况下会产生一定数量的开关噪声；因此、根据噪声容差、该噪声水平在特定应用中可能是可以接受的、也可能不是不可以接受的。 一些系统能够承受几十毫伏的噪声级别；而另一些系统只需要较低的带宽，并且能够过滤噪声； 但是、例如、此器件不适用于 HART 调制解调器应用、在这些应用中、系统将具有严格的噪声、输出阻抗和频率响应要求。

您是否主要关注稳定性、同时满足1kHz 带宽和增益精度要求？  1kHz 时可接受的增益误差是多少、您可以在应用中容忍的噪声水平是多少？   您的系统是否可以使用更高阶的 RC 滤波器？

CC 电容器对电压输出模式下环路补偿的稳定性起着重要作用、在该模式下、低通补偿通过 CC 电容器以及 ROS 和 RSET 的并联组合实现、同时驱动大电容。  在电流输出模式下、环路补偿并不重要。 XTR300将在您的系统中驱动的最大负载电容和外部负载电阻是多少？  

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、

我的电路目标是在驱动1kHz 块、正弦和三角波信号时保持最佳线性度、信号失真和 SNR。 电压模式下的噪声为4mVpp、电流模式下的噪声为8µA μ V (最好具有任何更好的功能)。  我知道、只要增益误差不是很大、就可以通过增大输入信号来补偿增益误差。

实际上、我注意到 CC 电容器会影响电路稳定性、我认为电容越高意味着稳定性越好、带宽也越小？

我是否应该尝试降低 Rset 电阻器以获得更高的 CC 电容？ (我将驱动输入双极、因此没有 Ros)

不确定它应该处理什么外部负载(待检查)、但我知道在输入端添加低通滤波器会对驱动电阻负载的能力产生负面影响、并且额外的电容可能会产生电路稳定性问题(振荡)。 这意味着我喜欢暂时避免输出滤波。

尊敬的 Peter：

您是否注意到 有一个出色的 XTR300 TINA-TI 参考设计？

e2e.ti.com/.../peter_5F00_xtr300.TSC

Kai

尊敬的 Peter：

如 Kai 所述、网络上有一个 TI 模型、该模型非常有用、因为它允许在小信号频率响应建模时验证功能/配置、增益、带宽、电路配置和稳定性。 TINA 模型不包含斩波器噪声成分。 原因是这是一种复杂的噪声瞬态行为、很难准确地整合到简化的 TINA 模型中。 我将在工作台上进行几次快速噪声测量、然后向您回路。  请允许我几天。

非常感谢和问候、

Luis

尊敬的 Kai：

感谢该仿真、看起来非常适合 praxis。 注意到您没有在 IA 前面使用滤波器？

已尝试使用 TINA 工具的演示版本来调整某些值、以满足我的电路需求。

不幸的是，被封锁了，没有花钱。

到目前为止的建模工作。

尊敬的 Peter：

正如我们已经怀疑的那样、XTR300能够满足带宽要求、通过打开带宽来重现1kHz 正弦波、三角波和方波而不会出现失真；然而、在这个更高的带宽上、它将不能满足4mVpp 噪声要求。   

根据您的描述、系统需要放大具有低衰减的1kHz 正弦波和具有低失真的1kHz 三角波和方波。  为了以相对低失真放大方波和三角波、您需要比1kHz 高得多的带宽来放大方波和三角信号的谐波。

根据下面的测量结果、当配置转角频率高于3kHz 的器件时、器件已经超过4mVp-p 噪声标准。   

a)使用 C3 = 47nF 时的默认 XTR300EVM 配置、电路的仿真 f (-3dB)转角频率为1.23kHz。 1kHz 时的衰减约为-2.36dB。 测得的输出噪声(使用示波器)为~3.84mVpp。  

b)替换 C3 = 22nF、电路具有3.06kHz 的仿真 f (-3dB)转角频率。 1kHz 时的衰减约为-0.70dB。  测得的输出噪声(使用示波器)为~5.4mVpp。

如果在应用中放宽了噪声要求、您可以使用 TINA 模型来模拟交流小信号频率响应、电路 XTR 部分的瞬态响应以及针对所需衰减/失真对电路进行调优； 但是、在更高的带宽下、该器件将无法满足4mVpp 噪声规格。

请参阅 C3 = 47nF 和 C3 = 22nF 时的交流小信号仿真结果；以及使用 C3 = 22nF 时的噪声测量结果。   未修改过 IA 滤波器、而差分滤波器的 C1 = 10nF 且电阻为2x 2kOhm。

谢谢、此致、

Luis

尊敬的 Peter：

TINA-TI 是免费的。 您是否从该网站下载了它？

Kai