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[参考译文] THS4541:OPA657 + THS4541电路评论和适用于负电源轨的 OPAMP

Guru**** 648580 points
Other Parts Discussed in Thread: ADC3683, THS4541, OPA657, OPA365, THS4551, ADC3683EVM, LM7705, LM27761
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/1183562/ths4541-opa657-ths4541-circuit-review-and-opamp-for-negative-rail

器件型号:THS4541
主题中讨论的其他器件:ADC3683OPA657OPA365THS4551ADC3683EVMLM7705LM27761

您好!

我正在使用 OPA657和 THS4541设计四通道光学检测前端。(连接到以下 ADC3683)

主电路如下所示。  

我使用 OPA365生成-0.6V 的电压、以最大程度地增大 THS4541的输出摆幅范围。 考虑到稳定性和噪声、我不确定这是不是一种正确的方法。

如果有人能 进行评论,我会非常感激,谢谢!

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    早晨跟随者  

    有几件事、  

    您的级间 RC 滤波器看起来大约为1.6MHz。 对于像 THS4541一样快的器件、您可能会下降到 THS4551并节省功耗。  


    不确定您是否确实需要额外的-0.6V 基准、FDA 将作用于在 CM 电压周围对输出摆幅进行电平转换、即使输入信号为负-通常您只需将另一侧的路径接地、并使用该级间滤波器、 您通常会匹配该网络、以便在快速步骤中获得更好的 CM 抑制。  

    如果没有检测器电容、确实无法启动 TINA 仿真、第一步始终是在 ZT 级中进行稳定性检查。 您能提供它。  

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    您好、Michael、

    APD 似乎是这样的:

    e2e.ti.com/.../s12053_2D00_02_5F00_etc_5F00_kapd1001e.pdf

    Kai

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    感谢 Kai、祝您和本论坛的所有人新年快乐

    我们仍然会有反向偏置问题、  

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    Michael、祝您新年快乐

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    您好、Michael、

    感谢您的回复、祝您新年快乐  

    - THS4541 与 THS4551比较

    我在最后一个版本中使用了 THS4551、但被告知最好使用 THS4541放大 器、该放大器在 ADC3683EVM 上弯曲。

    (https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1159805/adc3683-glitch-and-input-of-adc)

    我不确定背后是否有一些推测原因、但我想改回 THS4551。

    -0.6V 电源轨

    在 ADC3683的数据表中、由于 THS4541/4551具有250mV 的余量、因此需要使用负电源轨来更大限度地增大摆幅范围。

    而在3683EVM 中、LM7705用于提供-0.23V 作为 负电源轨。

    我想我可以执行与 EVM 设计相同的操作、我将 在周围放置一个设置为-0.23V 的 LM7705、并将一个0ohm 电阻器接地。

    LM7705似乎具有非常大的噪声(10mV? 在数据表中)、目标是使噪声低于200uVpp、然后我找到 LM27761、但 输出为-1.5V 至-5.0V。  

    那么、我应该使用 LM7705还是保留运算放大器跟随器设计?  

    APD  

    反向偏置电压的范围约为80-160V。

    我使用15pF 进行仿真:

    它看起来是稳定的。 (0.1pF 电容仅是焊接的电容器、0805增益电阻器和 PCB 迹线仍有一些寄生电容器。)

    您是否会想到使用 该级间滤波器会耗费更多时间"、您通常会匹配该网络、以便在快速步骤中获得更好的 CM 抑制。 "还有什么?

    期待您的回复、再次感谢!

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    Kai、您好、感谢您发布数据表并祝您新年快乐!

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    您好、跟随者、

    新年快乐  

    [引用 userid="219013" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1183562/ths4541-opa657-ths4541-circuit-review-and-opamp-for-negative-rail/4458638 #4458638"]LM7705似乎具有非常大的噪声(10mV? 在数据表中)、目标是使噪声低于200uVpp、然后我找到 LM27761、但 输出为-1.5V 至-5.0V。  [/报价]

    LM7705是一款电荷泵、与任何其他电荷泵一样、它在输出端产生特定的纹波电压。 老实说、LM7705的纹波与其他电荷泵相比非常低。 数据表中将 LM7705称为"低噪声负偏置发生器"。

    此外、通过在 LM7705输出端使用低通滤波、可以大幅降低噪声。 请参阅此应用手册:

    e2e.ti.com/.../3157.sbaa373.pdf

    此外、THS4541具有巨大的"电源抑制比"(PSRR)、可进一步将 LM7705的输出电压纹波抑制约100dB。 4mVpp / 100000 = 40nVpp、这远低于您的 Δ Σ 200µVpp 目标。

    Kai

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    早晨的福莱 IN  

    如果您阅读了有关使用 THS4541的转换器 EVM 的讨论、则会发现它们会出现与您相同的干扰-我认为这是因为它们执行了错误的滤波器、通常您希望 ADC 输入处的差分 C 作为最后一个元件、 您的电感器处于最后、这就是干扰如此大的原因。  

    THS4541可能在 ADC EVM 上使用、因为它的 HD 更好、F 更高。如果您不需要更高的 F、THS4551可能就足够好了。  

    此外、还讨论了如何使用负电源从 THS4551中获得更大的摆幅-因此、如果 ADC 是-1dB 插入损耗滤波器、则 ADC 需要最大3.6Vpp、或 FDA 输出端需要3.8Vpp。 FDA 的每个输出引脚都需要摆动+/-0.95V 才能实现这一目的。 在3.3V 电源上、这非常简单、无需任何特别的努力。  

    查看 ADC 输入规格、3.2Vpp 为满量程、通常您的目标操作范围为-1dB、因此如果滤波器也具有-1dB、则 FDA 输出端需要3.2Vpp、或每个 FDA 输出引脚上需要+/-0.9V。 CM 非常受限、但允许1V 电压。 然后、如果您实现具有直流 CM 衰减的滤波器(通过接地 W final R 的接地、我们可以使用 CM 操作 FDA、假设在 ADC 处达到1.1V 并达到1V、则在0和3.3V 电源上具有+/-0.9V 摆幅的1.1V 输出 CM 应该可以正常工作。  

    这里是 重新设计的开始、1.8MHz 时的二阶 RLC、具有10MHz 反馈、小尖峰是反馈电容器的相位裕度问题、我通常会通过输入引脚上的差分电容器来解决该问题、  

    是的、好了、输出引脚环路内的差分输入100pF 和20欧姆将会降低 Q、  

    现在、看看 ADC 的滤波器、大约1.77MHz、  

    然后、看看100kHz 时的单侧正弦波、看看对的情况、  

    这个文件、在这里还有更多要做的事情、但这应该给你一些想法、  

    e2e.ti.com/.../FDA_5F00_THS4551-2019-model-with-postfilter-to-ADC3683.TSC

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    在这里、我进行了明显的调整、将最终的 C 分为 CM 和 DM 部分(有些人认为这是干扰抑制的好主意)、相同的滤波器形状、这里是使用1.02Vrms 基准(最大0.9*3.2Vpp)的 SNR。 仅在该阶段、就在100dB 左右、  

    和修改后的文件、  

    e2e.ti.com/.../4150.FDA_5F00_THS4551-2019-model-with-postfilter-to-ADC3683.TSC

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    要特别清楚的是,这条评论是一个硬错误-显然他们忘记了这是一个 FDA,两个输出180度的相移,所以更正了它们的数学运算,并在3.3V 时为每个电源提供0.25V,最大值为2*2.8或5.4Vpp,这对于这个应用来说已经足够了。 当然、尝试在1V 时满足 ADC 输入 VCM 实际上会设置最大值  

    我认为0.25V 最小输出余量也具有非常强的转换性、它更像是 THS4551上的0.2V、并且是经过测试的规格(我认为是 AOL 测试)、  

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    您好、Michael、  

    感谢您周到的指导、现在我更清楚了。

    我 对 OPA657器件的稳定性仿真对吗?  

    顺便说一下、我已经学习了 TI-lab 课程和相关文章、但没有找到从 FDA 到 ADC 的设计方面的有用内容、尤其是抗干扰和滤波器部件-例如、为什么在您的设计中 FDA 的 LP 极点设置为10MHz?

    您知道有没有文章/书籍可以帮助我解决这个问题吗?

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     我想在数据表中、由于负轨余量为0.25V、VCM 应为0.95V、因此计算出的最大摆幅范围为(0.95-0.25)*2*2=2.8Vpp。  

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    由于某种原因、我无法更改此版本中滤波器部件周围的 VCM 和布局、因此目前的设计为:

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    是的、这看起来确实不错--0.23V 电源应提供所需的输出余量、  

    假设存在一个未明确说明的平坦度问题、有时我只需选择目标 F-3dB、如果您需要1.69Mhz、那么它就是这样。 现在滤波器中没有任何插入损耗、请将最大输入保持在大多数 ADC 规格 A -1dBF、这样就可以达到.9*3.2Vpp、或者从0.95Vcm 降低到大约2.9Vpp 或2.9/4 = 0.725V、最小输入电压为0.225V。理论上、 如数据表所示、在负电源上接地的 THS4551上是可以的。  

    是的、整个毛刺脉冲都是 murky - ADC char 家伙只是尝试主要只有平衡-非平衡变压器输入的东西。 其中有几个强烈建议在输入端使用小电容接地、因为干扰是共模的。  

    此外、该采样输入通常会拉依赖于时钟速率的 CM 电流-请勿在此部分中看到该 uA/MHz 规格行、但我(最终)能够将其引入到更新的高速 ADC 中。 这会导致滤波器中串联 R 的 CM 电平漂移。 ADC 人员应该解决的一个可能问题、  

    我想我还记得、在这个 ADC 上、他们需要一个更好的驱动器。 早在2017年、我就把这项建议整合在一起、实现了更低的 THS4541失真和噪声阴离子。 我想我离开时,这种努力就会消失。 这些是非常困难的业务计划、因为如果仅与这些 ADC 通道数量相关联、那么数量就会如此之低。  

    在本文档中、我对这些非常高性能的 ADC 输入滤波器进行了大量的工作台工作、在这里、我对 ADC 输入引脚上发生的情况进行了直接测量。 该器件在极低功耗下为 ADC 输入提供优于-115dBc 至100Mhz 的性能、但仅满足交流耦合要求。  

    e2e.ti.com/.../ISLA214P50_5F00_ISL55210-EVM-board-documentation.pdf

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    谢谢您、Michael、非常感谢。 我发现,对于我们的用户来说,很难清楚地理解设计,但要依靠模拟和测试:(