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[参考译文] THS3491:单位增益和级联转换隔离

Guru**** 675520 points
Other Parts Discussed in Thread: THS3095, THS3491, THS3091
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/1310018/ths3491-unity-gain-and-transformation-isolation-in-cascade

器件型号:THS3491
主题中讨论的其他器件: THS3091、THS3095

您好:

我想知道 THS3491是否可以置于单位增益中、如随附的 pdf 文件所示、驱动低电流负载、然后驱动另一个 THS3491进入另一个低功耗负载?

我们的脉冲振幅高达12V/-5V、上升/下降时间非常短、高达 Meg Hz 最大速率。

如图所示(REFX)、一侧的电源以 REFX 为基准。 另一侧指标准 GNDS、如图所示。

这可以通过 TINATI 进行仿真、或者与任何其他具有极高转换速率的宽带电流反馈运算放大器一起进行仿真吗?

非常感谢作出任何澄清。

-r

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    哎呀:忘记附加文件了。

    请参见此帖子。

    -re2e.ti.com/.../ths3491_5F00_isolated_5F00_wb-pulse_5F00_tx.pdf

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    您好、Robin、

    THS3491DDA 不具有单位增益配置。 由于 DDA 封装与环路相位裕度相互作用、因此在单位增益配置下很难实现稳定性。 请参阅此 E2E 主题、了解有关此主题(此处)的更多详细信息。

    不过、我很乐意帮助您找到合适的解决方案。 为了更好地了解您的应用、我对您所附加的文件有几个问题:

    1.第一级有 REFX 信号。 您计划使用的 REFX 电压范围是多少?

    2.您设计的电路有两个反馈环路。 一个与50欧姆电阻器连接、另一个11k 欧姆电阻器与另一个11k 欧姆电阻器串联连接到 REFX。 第二个环路的用途是什么(即为什么11k Ω 电阻器连接到 Vin-)?

    3、电源要求方面、能否详细说明为什么电源是 REFX 的呢? 在运行期间更改电源将会影响器件的动态范围、并可能影响噪声和失真性能。 在第二级、由于电源以 GND 为基准、这是否意味着它们将恒定为-5V 和+20V?

    谢谢。

    尼克

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    Nick、您好:

    非常感谢您的快速回顾和非常好的重要问题!

    以下是答案。

    1. REFX 值实际上是不确定的! 这意味着、它实际上是任何图腾柱电路的半桥节点、用于开关任何直流电压。

    请注意、第一个 REFX-OPAMP 的偏置电压以 CF 为基准。 因此绝对值不会影响其运行。  

    每一级是一个典型的同相"接近"增益=1 (1+49.9/11000)。

    11k 显示返回到偏置节点的参考值-所有反馈的典型值,对吗?

    在上面的电路中、您可以看到 Rf 穿过输出到-ve; 以及 从-ve in、 Rgs 到电路的参考返回、它们以反向黑色三角形绘制。 每个运算放大器的 REF 引脚连接到其自身的所有电源基准。 很简单的示例是第二个运算放大器:REF 引脚连接到传统节点"GND"。

    总体而言、我们的电路是完全相同的。

    但当然、我们将讨论这些值的原因。 和电源基准。

    第一阶段实际上是在 REFX 上"浮动":所有"浮动"电路都是非常典型的。  请参阅浮动电路典型应用的屏幕截图(来自 UC20225)

    上面的  电路具有 VSSA 节点、这与我们电路中的 REFX 连接完全相同。

    因为您熟悉的任何运算放大器电路、所以 ORU 电路的第二级确实已连接。

    我们本来可以在反相单位增益配置中使用 VFA。 但是、任何 VFA 的输出端是否会保持+/-12V 摆幅与 ns 上升/下降?

    如果是、哪一个?

    我将按照 E2E 关于该问题的讨论进行操作。

    我们将非常感谢在此问题上提供的任何帮助。

    -r

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    Nick、您好:

    我审查了交换你有:单位增益稳定性。

     我们没有理由不将 THS3091更改为 THS3091。 我将退还我们订购的3491个器件:获取3091。

    在我们这样做之前:让我们在此澄清另一个关键问题。

    我们的信号通常是 AWG 脉冲:最大+14V 至-4V ,也可以是5V/-5V。 为了最大程度地减小功耗、是否可以使用 RF=1.78k 和高负载 G=1? 我们只关注最高转换输出-电路或"负载"端具有最小的电容寄生。 此外:我们能否以类似的方式使用+15V/-5V 电源?

    如果我们使用+15/-15、 电路中的其他地方将会存在额外的功率损耗...如果偏置中的不对称性不会影响 THS3091的任何典型运行情况、我们更倾向于+15/-5V ...同时尽可能降低成本。  

    在这个问题上值得您的注意。

    -r

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    您好、Nick:我看到 THS3091将停产。 另外建议采用 THS3491。

    该怎么办?

    -r

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    您好、Robin、

    为解决您对 THS3091即将停产的担忧、TI 将停止提供 THS3091/THS3095的某些封装和载体产品。 但是、THS3095 (具有 REF 和 PD 引脚的 THS3091)仍将采用 DDA 封装并可供购买。  

    如有可能、请推迟退货或购买任何器件、直到我们能够帮助您找到具有最佳放大器产品的解决方案。 现在、我正在与团队合作以确定哪种放大器最适合、因为我更好地了解了您的用例以及如何仿真您的应用。  

    谢谢。

    尼克

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    Nick、您好:

    非常感谢您为此任务选择正确的电路所投入的时间和精力。

    非常感谢。

    是的、在我们解决您指出的设计问题之前、我会推迟退回 THS3491器件。

    -r

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    您好、Robin、

    请允许我一直到星期五处理这个问题、因为我今天将要出差。 我正在与团队核实、以便了解两个电源悬空的含义、以及这是否会影响任何性能限制、例如输出裕量或输入电压限制。

    谢谢。

    尼克

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    Nick、您好:
    无 Prblm.

    同时、请注意 运算放大器通常是"浮动的"...偏置电源可能是未知的常见"回 路"...想象一个由电池供电的系统、15V/-15V 电池与"接地回路"无关。

    Similalry、在没有"接地"的所有类型的应用中、电路可能是"浮动的"、但在"低噪声"环境中、根据严格的基尔霍夫定律、电路可能是共享的"返回"。

    期待确切地听到团队的评价。

    -r

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    Robin、您好!

    感谢您在整个主题中提供说明并共享信息。  正如 Nick 提到的、他正在出差;我们团队的其他成员将密切关注您的问题。

    感谢您的耐心。

    此致!

    亚历克

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    您好、Robin、

    感谢您的耐心。 很抱歉有任何混淆、我误读了您的原理图、因此我不清楚第一阶段是如何运行的。

    现在我的理解更加清楚了,我有几个评论:

    • THS3491和 THS3095是电流反馈放大器(CFB)、其稳定性在很大程度上取决于反馈电阻器 Rf 的选择。 因此、与电压反馈放大器(VFB)不同、选择反馈网络电阻值的自由度较低。 THS3095有一个指定增益的 Rf 和 Rg 电阻值表、如下所示。 为了实现单位增益、建议 Rf 为1.78k Ω、Rg 为开路。 有关 CFB 和设计稳定性的更多信息、请参阅电流反馈放大器部分下的 TI 高精度实验室运算放大器视频(位于此处)。 本应用手册还详细讨论了为何射频对于 CFB 的稳定性至关重要(可在此处找到)。

    • 在第一级和第二级的负载上选择11k Ω 是否有原因? 另外、为什么在第二级选择11k Ω 连接到放大器的 V+引脚?
    • 再次查看您的应用要求、您会发现您将具有-4V 至+14V 或-5V 至+5V 的输入信号。 没有足够的输出余量来使用+15/-5V 电源实现完整的输出摆幅。 您可以使用+18/-8V 等电源。  
    • 我在下面随附了一个 TINA TI 仿真文件、您可以使用该文件在应用中模拟 THS3095行为。 需要注意的几件事:1)我已使用数据表中建议的 Rf 值将器件重新配置为单位增益配置。 如果您按照原理图所示将电阻器值更改为50欧姆和11千欧姆、则会看到输出不稳定。 2) 2)第一级的负载上有一个电压源(VS2)、用于表示 REFX 的行为。 如果您想尝试不同的电压、可以调节 VS2、或将其替换为电压发生器。 请注意、您需要在仿真中调整 Vcc 和 Vee 以匹配 REFX 的变化。

    e2e.ti.com/.../THS3095_5F00_E2E.TSC

    谢谢。

    尼克

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    Nick、您好:

    首先、感谢您提出这么好的问题并进行评论。

    #1 LOL:我们有4000 PC 卷11k !..任何地方我找到一个机会保持 "占位符"的垫,我使用的 value...it 不会在实际电路中测试当然. 如果您希望增益接近1.ooxx、它会很合适。

    #2 RF=50也是一个占位符...应该放置1.78k ...但想法是显示增益=1.00xx ...正如我在前面的回复中所说的那样、使用1.78k 完全没问题。 不使用 Rg。

    #3 我们可以产生+15的偏置电压,但-15要捆绑使用,因为我们不能在本地使用电荷泵从+15产生-15。 我们使用 TI 器件、都是5V 电荷泵。 唯一一个-我知道的唯一一个_花费11美元至9美元 ............ 它得到了巨大的热!. LT3265我想...有一个固有的问题,不对称偏倚? 如果是、那么我们将使用-15V!

    关于基本意图的注意事项:我们必须 以 REFX 为基准感应节点处的电压、并提供快速上升时间信号、 幅度如图所示-因此我们认为将 Vgx-Vrefx 转换为 单端电压、没有太多增益、但使用具有固有高压摆率的运算放大器的最佳解决方案(具有高电源电压值、不像在所有 VFA 中那样为5V) 然后将其转换为 GND 基准以在系统中进一步使用。  在进行差分至单次转换时、感测电路的阻性输入阻抗相对较高、这一点很重要。

    任何 VFA 无法完成。

    我当然会试一下你的模特:非常感谢! 在 TI 的十亿分之一部分的网站中找到运算放大器几乎是不可能的!!! 所以这个 TINATI 模型将是无价的帮助。

    将迅速更新。

    R

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    您好、Robin、

    感谢您分享有关您的应用意图的更多信息。

    我同意需要电流反馈放大器、而不是电压反馈放大器。 您知道电阻器选择仅用作占位符、并且您将使用数据表建议值、这可以缓解我对您展示的电阻器造成的不稳定性的担忧。  

    为了解决电源电压问题:

    • 与双极对称电源供电相比、在运算放大器中使用不平衡的电源并不存在固有问题
    • 如果您的输入信号可能为14V、则 Vs+需要大于15V、否则放大器将在输出端饱和并被钳位、因为没有足够的输出余量。 5V 的信号输入也是这种情况;如果 Vs-为-5V、由于输出摆幅限制不会达到 Vs-轨、因此输出将钳位在-5V 以上的电压。 因此、我建议使用+18/-8V 或类似的电源轨。

    如果您对我提供的型号有任何疑问或顾虑、请告诉我。

    谢谢。

    尼克

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    你好、Nick:去吧。

    无论情况如何、我们都将使用18/-8。 完全可行。 我们稍后将确定成本效益。

    让我们来看看电路是如何工作的。

    Thnx 许多。

    -r

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    Nick、您好:

    运行模型。

    看起来我们应该将输入限制在最大+12/-12、 电源限制在+15/-15。 并且在第二级略有增益。

    以 限制端接负载中的适当功率损耗。

    非常好。

    非常感谢

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    您好、Robin、

    很高兴我能提供一些帮助。 如果您有任何其他问题、请立即回复此主题或创建新主题。

    谢谢。

    尼克