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[参考译文] LMH6629：反馈引脚会导致输入失调漂移

admin
Guru**** 2393725 points
Other Parts Discussed in Thread: LMH6629, BUF634

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/729342/lmh6629-feedback-pin-causes-input-offset-drift

器件型号：LMH6629
主题中讨论的其他器件： BUF634

出于某些要求、我们必须使用极低的反馈和增益电阻器值来构建使用 LMH6629 WSON8封装的简单放大器。

如果我们将反馈电阻器 R2 (首先连接的图片为25欧姆)连接到 LMH6629的 FB (反馈)引脚2、则输入失调电压等效值将在25...100mV 的范围内、具体取决于 R2值并不断变化。

但是、如果我们直接将同一电阻器连接到 OUT 引脚7、则放大器将按预期工作(第二张图片)。

文档还指出 FB 引脚为输入/输出方向、而 OUT 引脚仅为输出方向。

如果我们将 FB 引脚保持悬空、是否存在任何潜在问题？  如果我们仍然可以使用 FB 引脚而不是 OUT 引脚来简化 PCB 布局、那会更好。  

谢谢！

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    TI__Guru**** 2393725 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、Hariton、

    Hmm、25mV 输入失调电压？ 这是巨大的！ 您的芯片是否损坏？

    Kai
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    TI__Guru**** 2393725 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。
    这也是我的第一个想法。 我尝试了几个板、它们大致相同。 我们的钳位二极管无处不在(未在图片中显示)、可防止开/关转换。 芯片损坏的唯一可能是由反馈电阻器造成的、这会产生高达100mA 的电流。 但指定的 LMH6629最大线性电流为+-250mA、因此不应出现这种情况、除非反馈引脚的最大电流明显较低。 如图1所示、OUT 和 FB 引脚之间的压降可能为20mV。

    因此、我从反馈 R2电阻器为100欧姆的全新电路板开始。 我看到了非常轻微的偏移。 然后我开始减小 R2、偏移开始增大。 当我将 R2恢复到100欧姆时、它会恢复到正常状态。

    我在 R2 = 10欧姆时看到的最大偏移约为100mV、这意味着负载电流为10mA -对于支持250mA 电流的芯片而言、这不应成为问题。

    我知道25欧姆反馈电阻器看起来非常不寻常、至少可以说、但我们必须走那个路径。 我们的信号约为1mV、因此加载反馈不应成为问题。

    图片上未显示的一个问题是输入失调补偿电压、该电压大约连接了+10mV、而不是连接到正输入引脚的接地、我们计划使用该电压来补偿由 MCU 控制的正常+-1mV 失调漂移。 但我们的设计在大约15mV 时饱和、因此我开始想知道什么可能是问题。
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    TI__Guru**** 2393725 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、Hariton、

    LMH6629正输入端的输入失调电压补偿方案、是否会导致输入端的"失调电压"为5mV？ 该电路是否为高欧姆？

    LMH6629的输出是否无振荡？

    Kai
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    TI__Guru**** 2393725 points
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    您好 Hariton、

    检查并查看它是否在非常高的(>100MHz)频率下振荡。 您看到的"偏移"可能是由振荡引起的。 它是否变热？ (超出正常水平？)。 启动示波器上的时间/单位、查找>100MHz 的信号。 您可能需要消除任何示波器接地夹并直接将探头接地(或使用接地"弹簧")。

    这些超宽带放大器对输入阻抗很敏感。 30欧姆反馈电阻*非常低。 我假设您正在使用超低值反馈电阻器来保持低噪声和偏置电流影响。

    如果输入阻抗太低(<20欧姆)、输入器件可以在100MHz 时自动振荡。 第7.3.3节对此提供了提示。 直接将+IN 和/或低值5R 增益设置电阻接地可能会导致输入振荡。

    "钳位二极管"在哪里？ 二极管可以在错误的位置添加足够的电容、从而导致振荡(并且由于复杂的变容器效应而变得更糟)。

    FB 引脚与裸片绑定、因此输出和 FB 引脚之间的"连接"是通过裸片金属化实现的。 与直接键合线相比、这将具有更大的电阻和电感。 因此、"较小"30R 值反馈电阻器路径消耗的电流比预期的~300R 反馈电阻高出10倍。 因此、额外的电流可能会导致输出-> FB 路径上的压降。

    您如何*确切地*应用失调电压补偿？ 正输入引脚也对阻抗敏感、需要看到特定的阻抗范围。

    我从这些 GHz GBW 器件的经验中知道、它们对布局、旁路和负载非常挑剔。 这些器件针对特定范围的条件和预期的反馈组件值进行了优化、并且与这些值的严重偏离可能会导致意外...

    每当您看到较大的"偏移量"...时、请检查振荡。
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    TI__Guru**** 2393725 points
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    输入端通过10欧姆电阻连接到接地端。 一个来自+输入的1k 电阻器会进入控制电路、产生100倍的无源分压器、因此+输入的欧姆值非常低(10欧姆)。

    当然、我们会检查是否存在振荡、是的、它没有振荡。 此设计按照以下方法完成：尽可能短的布线、在输出、芯片和输入周围拆下的接地板等 去耦电容器为反向几何低 ESL 加上钽、必要时为铁氧体磁珠等 电源记录了最大电流、芯片的功耗从未超过30mA。

    FB 引脚是否能够提供250mA 电流或仅 OUT 引脚？
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    TI__Guru**** 2393725 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。
    我完全理解您何时要检查振荡。 这是许多情况下的第一个问题。 我对示波器的检查不是很信任、因为它们可能会产生自己的效果。 首先、我们检查消耗电流。 我们有100欧姆的无源负载(除了反馈通道)、只需检查电流即可看到任何振荡。 我们有大约16mA 的电流以及产生的偏移量、因此我相信它没有偏移量。 我们有第二级隔离第一级(令人不安)、我使用示波器检查第二级输出-只有正常的噪声水平。 我有1GHz 示波器。

    钳位肖特基二极管用于电源引脚、未连接到 LMH6629的输入端。 它们可防止接地高于/低于电源轨。 在较晚的级上有0.5pF 的钳位射频二极管连接到输入、但该级工作正常。

    第7.3.3节和+输入电阻器：我认为它更多地是关于偏置电流消除(建议在+输入端添加一个旁路电容器)。 刚才用50欧姆替代了10欧姆：现在我们可以在+-50mV 范围内补偿偏移。 不能在这里使用旁路电容器、因为它会在分压器中产生相移。 其他级将+input 直接接地、它们是可以的。
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    TI__Guru**** 2393725 points
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    您好 Hariton、

    在第7.3.3节中，它提到了至少25欧姆... 我可以从经验中告诉您、这条警告是真实的。 这些是输入级基极中的 VHF/UHF 振荡、如果频率足够高、则可能无法立即在输出端察觉。 振荡通常表现为漂移直流偏移或失真输出波形(任何输入信号的混合产物)。 振幅可以非常小，在*输入*引脚上测量，~100mV 或更小。 您可以通过正确的低电容、高带宽(FET)探头在示波器上看到这一点、但您必须知道您正在*输入*引脚上查找小型 VHF/UHF 信号。 如果您不是特别寻找它、它可能会被埋在现代 GHz 示波器布线的"模糊"中。

    输出焊盘和 FB 焊盘位于裸片的两侧、不共用任何接合线或焊盘。 我的"受过教育的猜测"是 FB 引脚不能用于处理高速器件上输出的全部电流、由于边沿速率较快、输出电流可能会很高。 这需要在裸片上使用大量金属。 我发现有大约4欧姆的电阻、因此金属迹线不是那么厚。 请记住、电阻与25欧姆串联、会影响增益。 好奇：您能测量 FB 和 OUT 之间的电阻吗？

    如果您使用 DMM 探测直流电压、请尝试通过10k 电阻器进行探测、以隔离 DMM 电容并在探测时防止振荡。 IN 引脚上的-25mV 电压不正确、因为如果是这样、输出应该为负电压。 如果+IN 和-IN 引脚正常工作，*在+IN 和-IN 引脚之间测量的电压应小于1mV。

    其他级是否使用相同的低值反馈电阻器？

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    TI__Guru**** 2393725 points
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    您好、Hariton、

    我同意 Paul 的意见。 输入级中可能会出现振荡、这可能不会导致电源电流增加。 请注意、LMH6629不是简单的运算放大器、可根据需要进行接线。 过小的反馈电阻器会破坏输入级的稳定性。

    通常可以看到、使用大约100...200R 的串联电阻来稳定 HF-OPAMP 的输入级。 请参阅 BUF634数据表的第8.1.1节。 例如、通常的反馈电阻顺序相同。 如果现在将反馈电阻降低到5R/21R、这可能会有问题。 寄生元件引起的谐振不再发生阻尼、输入级可能会振荡。

    Kai
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    TI__Guru**** 2393725 points
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    我很难理解：第7.3.3节和许多其他图(图60、64、65、66)建议使用从+input 到接地的旁路电容器、它是否比10R 更糟糕、无旁路输入接地？ 我们所有其他级都将+输入直接接地、没有任何问题、但它们具有499欧姆的反馈电阻器。 我还尝试增加+input 电阻器、但除了将失调电压补偿范围增加到+-50mV 之外、它没有其他帮助。

    不过、主要问题仍然是：为什么 FB 引脚会导致问题、OUT 引脚不会导致问题？

    我猜是芯片的电阻相对较高、会产生电压梯度、这些电压梯度会被 LMH6629的输入级拾取和放大。 这就解释了为什么偏移与反馈电阻器值的精确反比、而振荡并未解释它。

    提供专用的 FB 引脚是一个好主意、但遗憾的是、未实现该引脚以支持所有可能的用途、并且确实会导致明显的输入偏移(-25mV)、否则将无法避免。

    我们将更改 PCB 设计、以便将反馈电阻器直接连接到 OUT 引脚、甚至运行风线以避免过孔、我认为这是我们唯一的解决方案。 我们还希望将来看到能够在 FB 引脚上提供更高电流能力的版本。
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    TI__Guru**** 2393725 points
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    您好、Hariton、

    我可以理解您很生气。 但我认为问题不在于 FB 引脚、而是在于芯片的导线。 LMH6629并非针对此类低欧姆反馈电阻而设计。 与 Paul 一样、我非常确信输入级会振荡(前提是芯片未损坏)。 25mV 的输入失调电压表明电路存在一些严重错误。 如果设计处于不稳定的阈值、我认为使用输出引脚而不是 FB 引脚是一种补救方法。 两个输出引脚提供寄生元件的轻微变化。 这是它似乎与输出引脚一起工作、但不与 FB 引脚一起工作的唯一原因。 但是、使用新的一批 LMH6629、一切都可能发生变化...

    Kai
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    TI__Guru**** 2393725 points
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    您好、Hariton、

    您是否考虑过向 LMH6629的输入端添加一个串联的小电阻？

    最终、可以通过这种方法来停止输入级振荡、而不会过多地减小相位裕度？

    Kai