[参考译文] LMH6553：从钳位方波恢复显示慢速衰减

您好 Ken、

LMH6553的电源电压是多少？

请查看数据表的图60、了解如何定义"钳位过驱恢复时间"。

Kai

尊敬的 Kai：

LMH6553电源电压为+5V 和-5V。 分别为10uF、1uF 和10nF 去耦。

是的、我看到了钳位过驱恢复时间图、但规格是600ps、我看到衰减持续数微秒会产生更长的影响。

我们的信号是单极的、因此我想知道 LMH6553内部是否存在在该时间范围内运行的偏移校正？

此致、Ken

尊敬的 Kai：

只是想知道您是否进一步了解过驱后导致这种慢速衰减的原因。

谢谢、Ken

谢谢 Kai、

如何将此问题发送给 TI 专家？

Ken

您好、Micah、

感谢您回来。

LMH6553输出共模 VCM 为940mV、方波从0V 变为875mV (单端)、因此 LMH6553的输出将从 VCM 摆动到 VCM +/-438mV、或从502mV 摆动到1378mV。

因此、将 VCLAMP 设置为任何高于1500mV 的值都不会钳制信号、我们将获得信号的自然响应。

这是 VCLAMP 设置为1600mV、1300mV 和1100mV 时的输出。 请注意、我们的系统的缩放比例为 x8、因此875mV 显示为7V。 在 VCLAMP = 1600mV 时、信号未被钳位。

然后放大方波的底部、我们可以看到不同钳位电平的影响。 底部迹线的 VCLAMP = 1600mV、自然响应也是如此。

您可以看到、在自然响应下、存在轻微峰值(LMH6553输出上大约为12mV、即1.5mV)、但当钳位电平开始钳制信号时、会出现下冲。 当 VCLAMP 为1100mV 时、下冲约为70mV、LMH6553输出上将为9mV。 约为信号的1%。

我希望这澄清了我们所看到的情况，但如果你需要更多的信息，请告诉我。

谢谢、Ken

您好、Micah、

更多信息：

我将 LMH6553的输出连接到了我的 Tek 示波器。 CH1 =-out、Ch2 =+out、数学= Ch2-Ch1。

这是 VCLAMP = 2500mV 时的信号、因此没有信号钳位。 数学是平坦的、即没有下冲效应。 这是自然的反应。

然后我将 VCLAMP 设置为1100mV、以便对信号进行钳位、可以通过 Ch1和 Ch2上的更低振幅看出这一点。 数学显示显示出大约10mV 的"下冲"效应、这会在前20us 内衰减。

希望这能使人们对这一问题有更多的了解。

谢谢、Ken

您好 Ken、

感谢您的澄清、现在我意识到您的第一个帖子是多么清楚、因此我感谢您再次重申。

我相信您观察到的情况与钳位过冲宽度和钳位过驱恢复时间的数据表规格不同。 正如 Kai 指出的、图60显示了钳位过驱恢复时间。

我标记了观察到的"下冲"、以表明它不同于数据表中规格为600ps 的传播延迟。

至于钳位过驱宽度、其规格为650ps、我在下图中圈出了这个值。 这是当输出被钳位为高电平时、而不是当输出变为低电平时。

我还标记了100%过驱中信号的下冲、这与您观察到的响应类似。 请注意、在过驱为0%(钳位不干扰时)时、没有下冲和一个小的过冲。

这让我相信您看到的结果与器件的预期性能是一致的。 我看到乍一看、规格不是很清楚。 我联系了设计团队、了解钳位接近 VCM 时下冲为何会变差、以及可以采取哪些措施来减轻这种影响、我将在收到反馈后立即作出响应。 它可能与钳位上的电荷相关、从而干扰输出级。

这种现象是否会阻止您按预期使用器件？

您好、Micah、

感谢图60和图18中的要点。

在图18中、时间标度为5ns/s、因此您标记的过冲和下冲事件的持续时间仅为2或3纳秒。 此外、在图60中、恢复时间为600ps、您标记的下冲部件更短。

如果情况如此、我们会很高兴、但我们观察到下冲持续大约20微秒、而不是图18中的纳秒。

我们的系统是具有14位分辨率和200MHz 模拟带宽的示波器前端、因此、信号的1%下冲事件持续20微秒会导致我们出现问题。

如果您需要任何更多信息来帮助我们实现这一目标、请告诉我。

谢谢、Ken

您好 Ken、

我觉得有误解。 LMH6553的钳位特性旨在提供瞬态过压保护、以防止 ADC 等后续级(如汽车中的安全气囊)造成损坏。 预计它会偶尔工作、而不是用于标准用途。 如果钳位电路激活以防止 ADC 损坏、ADC 读数无论如何都将无效。

这种内置钳位的唯一缺点是、20µs 您必须等待10...10 μ s 才能实现低于10mV 的总趋稳。 但与不可避免的失调电压和40...50mV 的钳位电平精度相比、这一点非常小。

尝试通过分立器件构建自己的钳位电路、您将看到 LMH6553的钳位效果如何出色...

Kai

尊敬的 Kai：

感谢您的澄清。

那么、您是否认为 LMH6553在1%信号下的过载稳定时间为10-20us？

有关我们的应用的更多信息；我们的 CS448示波器前端使用 LMH6553来限制 ADC 中的超范围信号。 示波器针对电力电子系统、一项要求是查看晶体管在开关时的饱和电压。 信号是方波、我们查看底部、因此需要对信号的其余部分进行削波。 我们希望能够正确地看到饱和电压、而不会产生10-20us 1%的趋稳效应。 即使在50kHz 的适度开关频率下、10us 趋稳也会使所有饱和电压测量均被消除。

此致、

Ken

您好 Ken、

我不参与 LMH6553的开发、也不是 TI 员工。 因此、我只能从我的经验中得知：

极快的放大器会出现意想不到的长稳定时间、这种情况并不少见、尤其是当信号振幅在芯片内被钳制或限制时。 这可能有多种原因。 一个原因是输出端或反馈环路中存在容性负载。 这一点很重要、无需进一步讨论。

另一个原因可能是恢复问题。 在非线性转换期间、饱和会将电荷从电路电容的正常运行值中移开、包括半导体中的少数载波存储。 在放大器正常运行之前、必须将这些电压放回到 equlilibrum 值。

另一个原因是芯片和外部电路电容内的三角吸收。

则存在热瞬态问题(自热效应)。 在钳位和限制期间、几个内部放大器级内的耗散平均分布可能会变得严重失衡。 双极晶体管级中一度的差分温度变化可能会导致几毫伏的漂移。 它需要一些时间才能恢复平衡。 我见过电路(此处未包含此 LMH6553！) 需要几毫秒才能完全恢复...

Kai

尊敬的 Kai：

感谢您深入了解可能的原因、抱歉、我认为您是从 TI 回答我的错误！

我想我希望 TI 代表能告诉我这是预期行为、这样我就可以将衰减效应归咎于 LMH6553、而不是我的设计。

此致、Ken