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[参考译文] THS4131:输出未平衡到0.1mV 电平

Guru**** 2382130 points
Other Parts Discussed in Thread: THS4551, THS4131, THS4561, THP210
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/1224691/ths4131-outputs-not-balanced-down-to-0-1mv-level

器件型号:THS4131
主题中讨论的其他器件: THS4561、THS4551 THP210

大家好!

我在差分输入中使用 THS4131。 差分输出模式、用于驱动 Vref = 5V 和 Vocm = 2.5V 的24位 SAR ADC。 我需要将两个输出平衡至0.1mV。 随附原理图图片。 VREF 由输出电流容量为30mA 的基准电压芯片提供。  我使用的 Fluke 电压表精度高达4位。 我遇到了2个问题。

1. Vocm 由分压器得出。 一旦连接到 FDA、该 Vocm 就会降至~2.42V。 如果我移除 FDA、读数为稳定的2.500V。 我测量了从 Vocm 引脚汲取的电流及其15mA、因此不存在基准电压芯片无法提供足够电流的问题。 此外、我在 TINA TI 上进行的仿真也显示了同样的现象。 如果我为分压器使用一组500欧姆、Vocm 似乎提高了一点好(约2.46V)、但这些电阻器没有无限的空间来继续下降。 为什么 FDA 会导致这个问题? 还有其他方法可以解决这个问题吗?  

2.这是最重要的问题。 实际上、我的 Vin 为100kHz-500kHz、摆幅为0-10V。 因此、2个差分输出应在0-5V 异相之间摆动。 但要测试输出不平衡/平衡、I ground Vin (0V)、我预计看到电压表上 Vout-和 Vout+之间的差值为-5.000V。 我测量的是-4.997V 左右、这已经是24位 ADC 的一个大偏移。 这组中的4个电阻为390Ohm 0.1%  

我甚至尝试了一组499欧姆0.01%,它似乎没有改善,甚至使它更糟。

我知道这个问题归因于 PCB 布局等诸多因素、但我想知道我是否忽视了任何内容? 如何改善此输出平衡误差?  

感谢您提供任何反馈! 谢谢你。

  

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    您好、Huy、

    1. 感谢您描述调试过程! 我认为您看到的差异是由于电源的内部30kOhm 分压器在引脚悬空时用于在内部设置 VOCM、而不是外部设定的基准电压。 这就是您测试较低电阻值是一个好主意的原因;因为与30kOhm 电阻相比、较低的电阻值将使您更接近正确的值。 虽然将内部电阻器从30kOhm 增加到1MOhms 也可以实现同样的改善。

    2. 您的输入源和 VREF 输出阻抗是多少? FDA 电路中的任何点不匹配都会导致差分不平衡。 此链接是一个 FDA 计算器 ("设计工具与仿真"选项卡) 、对于计算匹配的阻抗非常有用、尤其是在将 FDA 用作单端输入时。 我还建议以差分方式测量您的输出电阻器/负载。  

    谢谢!

    SIMA  

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    您好、Sima、

    非常感谢您的答复。

    1、我非常惊讶内部 VOCM 电阻是30k Ω。 是否未在数据表第8页指定 Ri_CM 为215MOhm? 此外、我认为最好在分压器后添加一个缓冲器、这样可以轻松解决问题。

    2.我的输入源(Vin)来自上游的电路,我不能在这里分享。 但在调试过程中、我将 Vin 与电路的其余部分隔离并将其接地。  

    我的 VREF (5V)来自 ADR435、但我有能力尝试 LTC6652、但我还没有。 我看到有一条输出阻抗与频率间的关系曲线、但我不知道如何解读这张图。 请你解释一下我应该如何解释这个图表吗?  

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    您好、Huy、

     该规格适用于放大器的共模输入引脚(VIN+和 VIN-)。 但是、对于输出共模引脚(VOCM)、它将位于电气特性表的输出部分。 遗憾的是、未直接列出此规格。 我可以通过第21页的功能方框图找到这些信息:

      所以我们 建议使用电压缓冲器。

      2.如果你不能分享,不用担心! 请随时使用 FDA 计算器来确定电阻器变化、并在调试确认后告知我们您是否有任何问题。 作为基准、由于需要驱动一个大电容负载、它通常具有一个复杂的输出阻抗。 看起来两个器件都具有缓冲功能、但我正在研究如何准确地计算输出阻抗、我认为 ADR435包含在公式3中。 但是、我必须更深入地研究这一点。 我会认为它在<20 Ω 范围内很低。 我们现在只考虑了 VIN 的隔离而不考虑 VREF;您的差分电压信号是什么?  

    谢谢!
    SIMA

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    此外、如果您需要更高的直流精度、请考虑将 THP210用于更高的电压或 THS4561中间电源、仅限 THS4551 5V。 所有出色的直流误差项、但噪声稍高。 Sima 提到的部分工具会计算噪声、其中很多是电阻器噪声、因此 THS4131解决方案与其他解决方案之间的差异可能并不大。