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[参考译文] ADC34RF72:从 ADC34RF72 驱动多个 LMH5401 通道时的 VCM 行为异常

Guru**** 2782445 points

Other Parts Discussed in Thread: LMH5401, ADC34RF72, OPA376

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/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1606302/adc34rf72-abnormal-vcm-behavior-when-driving-multiple-lmh5401-channels-from-adc34rf72

器件型号: ADC34RF72
主题中讨论的其他器件: LMH5401OPA376

您好:

我们设计了一个前端电路、使用将单端信号转换为差分信号 LMH5401 然后进入 ADC34RF72
制造的电路板已经送达、我们目前正在对其进行测试、但我们正在观察上的异常行为 VCM 节点 ,所以我们想请您的评论和指导。


系统说明

  • ADC: ADC34RF72 (4 通道)

  • 驱动器: LMH5401 (每个 ADC 通道一个、总共 4 个相同的电路)

  • VCM 源: ADC34RF72 VCM 输出

  • 缓冲: OPA376(每个通道一个 OPA376)

  • 连接:

    • ADC34RF72 VCM→OPA376(每通道)→LMH5401 CM 引脚

    • 所有 OPA376 输入都连接到同一 ADC VCM 节点


问题 1:连接所有 4 个通道时 VCM 振荡

当所有四个 LMH5401 通道都已连接并运行时、测得的 VCM 会显示缓慢振荡。

  • 测量的 VCM 电压在大约之间波动 500mV 和 700mV

  • 振荡频率相对较低(周期性波动缓慢)

  • 振荡在一段时间内是连续且稳定的(请参阅随附的波形)

image.png


问题 2:VCM 电压因连接通道的数量而异

为了隔离 VCM 节点本身的行为 移除了 OPA376 器件 和 ADC VCM 节点是在改变连接的 LMH5401 通道数量的同时测量的。

尽管 VCM 电压电平异常、但在连接三个或更少的通道时、VCM 振荡会消失。

  • VCM 未连接

    • 初始电压:1.55 V

    • ~10 分钟后:1.75 V

  • 1 通道已连接

    • 初始值:1.75V

    • ~10 分钟后:1.95 V

  • 连接了 2 个通道

    • 初始电压:1.95 V

    • ~10 分钟后:2.10 V

  • 已连接 3 个通道

    • 初始电压:1.25V

    • ~10 分钟后:1.35 V

VCM 电平随连接通道的数量而变化、并且还会随着时间的推移表现出缓慢的漂移。


原理图

附件中显示了 LMH5401 电路和 ADC34RF72 VCM 相关原理图。

image.png

image.png


问题

1. VCM 振荡的原因和原理图修改请求

当 ADC34RF72 VCM 输出分配到四个 OPA376 缓冲器、然后分配到四个 LMH5401 CM 引脚时、VCM 节点上观察到的慢速振荡的根本原因可能是什么?
根据随附的原理图、您能否建议进行特定的电路级修改(例如隔离,滤波,缓冲拓扑更改)以消除 VCM 振荡?

2. VCM 电平变化和时间相关漂移的原因,以及原理图修改请求

VCM 电压电平根据连接的 LMH5401 通道的数量而变化、并且也会随着时间的推移而漂移。
这种行为的根本原因可能是什么、您建议使用哪些原理图级别的变化来稳定 VCM 电压并防止长期漂移?

此致、  

姜成范

  • 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。

    尊敬的成范:

    我认为伺服电路/OPA376 连接位置不正确、电路无法保持恒定。

    请尝试进行此修改、如果仍有任何问题、请告诉我。

    此致、

    Rob

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    感谢您的答复。

    我们按照您的建议更新了电路;但是、当连接所有四个通道时、VCM 电压仍显示低频振荡。

    该问题及其症状与修改电路之前的相同。

    此致、

    姜成范

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    尊敬的成范:

    嗯、还可以 那么、您有一个来自 ADC 并连接到所有四个通道的 VCM 引脚? 伺服放大器?

    您能分享一下您的整个原理图吗?

    您是否在 ADC 附近的 VCM 引脚上放置了任何去耦? 我将使用 0.1uF 并联 1uF 接地。

    此致、

    Rob

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    e2e.ti.com/.../3058.ADC_5F00_SCH.pdf

    1. ADC VCM 引脚共享并共同连接到所有四个通道。

    2. 随附了四个通道(包括放大器和 ADC 接口)的原理图。

    3. 如随附的原理图所示、C248 (10 µF) 和 C249、C250(每个 0.1 µF) 放置)放置在 VCM 节点上。

    此外、我们通过在四通道输入侧和 ADC VCM 输出端添加电压跟随器(缓冲器)来测试系统。 在这些电压跟随器就位后、VCM 电压保持稳定并正常运行。 请参阅随附的照片以了解电压跟随器配置。

    然而、我们观察到、如果电压跟随器级的输入端没有放置上拉或下拉电阻器、则会发生高频振荡或 VCM 电压意外增加。

    如果按如上所示实现电路、ADC 性能是否会下降?

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    尊敬的成范:

    感谢您的详细信息、这对您有所帮助。

    我很高兴这个电路有所帮助、但很奇怪、您需要所有四个跟随器和电阻分压器才能使其正常工作。

    我想您只需要一个跟随电路、此电路可以驱动/连接到四个伺服电路。

    你有试过吗? 根据我对 VCM 的想法、这里可能存在加载问题。

    VCM 与跟随器和/或伺服电路的连接或布线长度是多长?

    此致、

    Rob

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    是的 不会 添加带有电阻分压器的四个跟随器电路。
    如下图所示、 ADC VCM 输出端只添加一个电压跟随器电路
    (在此电压跟随器的输出端添加了一个电阻分压器。)

    该跟随器的输出为 分配给四个 OPA376 伺服放大器的输入
    (四个 OPA376 电路本身未进行修改。)

    下图显示了 VCM 布线布局 、因此请参阅 布线长度和元件放置

    作为参考、如前所述、 即使连接到 ADC VCM 的所有放大器都完全断开、VCM 电压仍然异常
    不过、 添加电压跟随器后、VCM 电压稳定并正确地在 1.35V 处进行测量

    此致、  

    姜成范

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    尊敬的成范:

    感谢您提供的所有详细信息、布局对我来说也很好。

    您能在下面图层的同一个部分/片段中向我展示吗? VCM 区域下的相邻层上是否有任何时钟或接口电路布线?

    另外、还需要尝试一件事。 在 ADC 的 VCM 输出端、将一个 1.5k Ω 电阻器接地、您可以将其焊接到 0.1uF 电容器上。

    最后、还有一点需要尝试、某些电容器的 ESR 非常低、因此请移除 VCM 上的所有电容器和值。 使用相同的值、但尝试使用不同的供应商或品牌的 CAP。

    尝试这两个实验、同时我将与设计团队讨论、看看是否还有其他东西可以尝试。

    此外、在我忘记之前、请发送您的完整 SPI 配置列表、我们还应该看看 ADC 的配置情况。

    此致、

    Rob

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    您好:

    对延迟的回复表示歉意。

    1. VCM 布线正上方和下方的层都是实心接地平面。

    2. 即使应用了 1.5kΩ 下拉电阻器、在所有四个通道都连接时、VCM 电压仍会波动。

    3. 将不同供应商提供的电容器替换为相同的值并不会改变该行为。

    目前、尚未实现 ADC SPI 配置。
    我们正在开发和启动 SPI 逻辑。

    此致、
    姜成范

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    尊敬的成范:

    我没有意识到您根本没有配置 ADC/器件。

    这很可能是您的问题 、因为 ADC 启动将设置内部寄存器、以便偏置电流等在器件内部稳定下来。

    现在您只需要为器件供电。

    请先实现 SPI 和 ADC 配置、然后继续。

    我现在将关闭此帖子、但您可以在准备好后重新打开它。

    此致、

    Rob