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[参考译文] THS4521:差分信号中的噪声问题

Guru**** 1797640 points
Other Parts Discussed in Thread: THS4521, OPA2992, THS4551
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/1418383/ths4521-noise-issue-in-differential-signals

器件型号:THS4521
Thread 中讨论的其他器件: OPA2992THS4551

工具与软件:

尊敬的 TI 专家:

我们使用 THS4521将单端信号转换为差动信号。 差分信号通过以太网电缆从电路板传出、并连接到另一电路板上的 MCU ADC。

   - MCU ADC 配置为差模。 但 ADC 输出变化太大。

   -在使用示波器进行进一步测试时,不连接控制器板,信号看起来很干净,但一旦连接控制器板,差分信号就会变差。 尤其是下图中名为 IA_sen_P 的信号。 IA_sen_N 相对非常好。

请提出建议。

此致、

Jitendra

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    尊敬的 Jitendra:

    感谢您分享您所采取的调试步骤。 它看起来像是有某种反射或沿着这些线的东西、因为您在直接在 FDA 的输出端进行探测时共享了实际上看起来很好的信号。 能否分享如何在 IA_sen_N 和 IA_sen_P 之外设置电路? 以太网电缆的另一端是否有某种端接电路? 阻抗匹配不当会导致 ADC 测量几乎随机的信号。  

    此致、

    Ignacio

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    尊敬的 Ignacio:

    感谢您的建议。 请在下面找到有关设置的更多详细信息

    另外、n 和 p 信号范围的捕获如下(黄色:IA_sen_P、绿色:IA_sen_N)。 在 THS4521输出附近捕获这两个信号:

    您能否指出此设置的阻抗匹配过程?

    此致、

    Jitendra

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    Jitendra、您好!

     "你是我的女人,我一定会再回来的。" 同时、我可以回答您的问题。  

     根据输入频率、阻抗匹配(尤其是对于长电缆)会导致功率反射、这是您可以看到的。 以下是适用于您的设置的阻抗匹配的正确过程:

      此外、确保布线的阻抗为50欧姆。 这样可以确保50欧姆匹配、因为您在设置中使用的电缆也是50欧姆阻抗(符合行业标准)、即100欧姆差分阻抗。 这里是 第三方来源、 显示了这一点  

    谢谢!

    SIMA

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    尊敬的 Sima:

    感谢您的建议。

       - THS 的输入来自 OPA2992。 我是否需要考虑 OPA2992的输出阻抗(随频率变化)以计算 Rf 和 Rg 值。

       -应用手册建议选择 RF < 1k,什么是好的价值。

       -你建议50欧姆差,靠近 MCU。 为匹配以太网电缆的100欧姆差分阻抗、该电阻应为100欧姆。

    此致、

    Jitendra

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    尊敬的 Jitendra:

    如果 OPA2992在相同 PCB 上设计、并且相对靠近 FDA、那么我认为它不需要阻抗匹配、尤其是考虑来自 OPA2992的信号速度时。 这是反馈电阻器值的一个很好的阻止。 我们建议保留1k Ω 范围内的反馈电阻器并相应地调整 Rg。 有关差分阻抗的问题、您可以更正50ohm 是一个拼写错误。 一个建议是稍微调整给出的值、以增加 FDA 将看到的负载。 通过增加 FDA 检测到的负载、您将获得更好的失真性能。 示例如下所示。 这将匹配 面向 MCU 的差分阻抗、同时还为 FDA 提供更大的负载、从而提高失真性能。

    此致、

    Ignacio

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    尊敬的 Ignacio:

    感谢您的答复和建议。

    我还有几个问题:

    1.如果我们将 Vocm 引脚保持未连接状态,预期电压是多少。 在 TINA 中、显示的是3.42V、请参阅 pic 1。

    2.使用电阻分压器从外部驱动 Vocm 是否可以、由于电阻分压器上的负载导致 Vocm 的摆幅为40mV/50Hz。

    3.为什么 VF4和 VF5会下降,请参阅 pic 2。

    4.差分输出电压摆幅 VM1、ADC 所需的电压为-2.5V 到+2.5V、使用建议的电阻器组合来看这是不可能的。 它的电压范围为-240mV 至+240mV、请参阅 pic 2。 其他哪些选项。

       -是否可以像以前一样保持50欧姆电阻器的串联,同时将并联电阻器直接在输出端之间移动,以增加 THS 的负载。 阻抗匹配、FDA 上的负载将增加。

    5.在目前的设计中,不可能降低 Rf 和 Rg ,否则会导致 Vocm 摆动太大。

      

    请就以上各点提供您的建议。 我还附上了 review.e2e.ti.com/.../Jit_5F00_16_5F00_10_5F00_2024_5F00_1341tsc 的 tsc 文件

    此致、

    Jitendra

     

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    尊敬的 Jitendra:

    方法是使 Vocm 引脚悬空、将电压默认为1/2 Vs、在本例中即为2.5V。 模型可能是内部结构错误、这就是它向您显示3.42V 偏置的原因。 对于此引脚、您可以像建议的那样使用分压器对引脚进行外部偏置。但是、如果要偏置为中间电源、让内部偏置电路对电路进行偏置会更方便。 建议的做法是在该 Vocm 引脚与接地之间添加一个1uF 的电容器、因为这可以降低电路中的噪声。 您看到的凹陷可能是模型的伪影。 我能够使用 THS4551来仿真电路、这款器件的规格与 THS4521非常接近、但没有发现这种骤降。 THS4551模型似乎能够更准确地捕获真实器件、因此值得在仿真中考虑。 我也同意上述建议、该建议会导致衰减并限制 ADC 的满量程范围。 您可以使50欧姆串联端接100欧姆差分电阻、因为这仍然匹配、但在加载器件时失真会增加。 对于最后一个问题、您能否解释导致 Vocm 摆幅过大是什么意思?

    此致、

    Ignacio

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    尊敬的 Ignacio:

    谢谢。

    我还有两个与此设计相关的问题:

       -除了差模阻抗匹配,还需要进行共模阻抗匹配

       -什么是 R3的建议值,在下面的 pic 中,以获得最佳性能

    此致、

    Jitendra

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    尊敬的  Jitendra:

    当您测量和采集差分信号时、差分阻抗匹配是该设计的关注点。 我不确定此处是否适用共模阻抗匹配。 R3电阻器将会给器件带来更多负载。 理想的配置是移除 R3、因为它仍然匹配、并为器件提供更高的负载。

    此致、

    Ignacio

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    谢谢 Ignacio