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[参考译文] 将数字信号#39;s 上升时间从2ns 减少到60ns

Guru**** 607815 points
Other Parts Discussed in Thread: TMUX6112, LMK01801, DSLVDS1048, TMUX1101
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https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1161660/reducing-a-digital-signal-s-rise-time-from-2ns-to-60ns

主题中讨论的其他器件:TMUX6112LMK01801DSLVDS1048TMUX1101
  1. 你好
  2. 我尝试使用带宽为250MHz 的数字 SEL 输入来驱动模拟开关 TMUX 6112、这对于开关来说太快了。 现在、我需要降低带宽、使上升时间降低到大约60ns。 您能向我推荐任何此类带宽缩放 IC 吗?  

谢谢你

最好

费萨尔

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    您好 Faisal、  

    您能否共享设计原理图? 此外、TMUX6112在为其提供这些快速上升时间输入时的行为是怎样的? 据我所知、只要您等待启用打开/关闭时间、就不应存在最大带宽限制。  

    此致、  

    Connor  

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    你好 Connor

    下面是对开关输出求和后获得的原理图和输出波形(绿色)。 请忽略黄色 波形。

     我可以在 SEL 输入的转换中看到尖峰。 此外、关断通道还在任何其他通道的 SEL 输入转换时显示尖峰。   

    谢谢你

    费萨尔

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    您好 Faisal、

    正如我在另一个线程中提到的、您需要降低馈入多路复用器 SEL 引脚的频率、因为它们需要足够的时间来正确地打开和关闭每个通道。 您可以使用 LMK01801等器件 将时钟分频为可编程频率。

    谢谢、

    Bryan

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    你好 Bryan

    我查看了时钟缓冲器。 对于所有可用芯片、输出带宽仍然看起来非常高。  

    谢谢

    费萨尔

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    您好 Faisal、

    使用分立式组件可轻松减少信号的上升/下降时间-只需添加 RC 滤波器(低通)即可将上升时间降至所需的值。 这在现代通信系统中非常常见--几乎每条总线都有一个 RC 滤波器。

     RC 电路的10%至90%转换时间大约为:T_t = 2.2 * R * C  

    因此、对于您的情况、我将 执行以下步骤:

    (1)获取时间常数-> Tau = R*C = t_t / 2.2 = 60ns / 2.2 = 27.27ns

    (2)选择一个电容值、使 R 小于100k:

    C 被选为10pF

    R = 27.27ns/10pF = 2.727k Ω

    (3)假设您不需要精确的60ns 上升时间、我们可以从标准电阻器中选择附近的电阻器值:

    2.74千欧是0.1%电阻器的下一个可用值

    (4)重新计算预期上升时间:

    总电容可能大约为15-20pF (电容器10pF、加上电路板走线、加上器件输入)、具体取决于您的电路设计。 我将为我的估算选择15pF:

    T_t = 2.2 * 2.727k Ω* 15pF = 89.991ns 或~90ns。

    (5)使用这些值测试电路以查看其工作情况-电阻值最容易调整(提供更多值)。

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    非常感谢 Emrys。 我想以不必要的困难方式做事。 我将在我的设计中应用此功能。 BTW、我是否可以应用相同的技术来降低 LVDS 信号的带宽(250MHz)以匹配 LVDS TTL 接收器(DSLVDS1048 200MHz)?

    最好

    费萨尔

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    您好、Faisal、

    我不太熟悉 LVDS 标准、但我看到这种方法几乎适用于所有信号类型、原因很多。 我怀疑 LVDS 信号的边沿速率不太重要、因为它可能进入 CMOS 器件而不是模拟开关。

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    您好 Emrys

    所以、我遵循了这些建议并做了另一个电路板。 在这里 、选择信号的上升和下降时间为150ns、IC 由 Vdd = 10V (单通道)供电、我仍然可以在输出引脚和输入引脚上看到尖峰、输出引脚上的幅度减小了。 我还可以 在开关期间看到尖峰、即使 没有为 TMUX6112 IC 供电也是如此。 我很困惑、它是用于旁路/去耦电容器、还是它背后的其他一些原因。 我使用的去耦电容为0.1uF、非常接近 Vdd 和 VS。请提供建议。

    上图表示 IC 旋转的情况。青色表示输出信号、紫色表示 SEL 输入信号。 当发生 SEL 切换时、输出引脚上会出现尖峰。

      

    上图表示 IC 打开时的情况。 绿色代表输入信号、青色代表输出信号、紫色代表 SEL 输入信号。 当 SEL 发生切换时、可以在输入和输出引脚上看到尖峰。

    谢谢

    费萨尔

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    您好 Faisal、

    在我看来,你会得到小于50mV 的开关噪声--这是非常好的,不应该对运行产生任何影响。 问题是什么?

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    您好 Emrys

    问题是、我假设传递振幅为50mV 至500mV 的模拟信号。 它会将该信号丢弃、还会降低从图片中可以看到的信号振幅。  

    谢谢

    费萨尔

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    我看到--听起来好像你需要有一个专用的模拟板,并且去掉任何会导致噪声的数字电路。

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    您好 Emrys

    我从 FPGA 获取数字信号。 因此、它已经是单独的。 我只使用50欧姆的 SMA 连接器将电路板的数字信号馈送到多路复用器6112的输入引脚。 我 还在布线中使用了50欧姆的受控阻抗。

    谢谢  

    费萨尔

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    您好 Faisal、

    您可以共享设置的图像吗?

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    1. Emrys
    2. 电路板端口如图所示。 输出通过50欧姆的并联终端馈送至示波器。
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    您好、Faisal、

    感谢您的图像-这有助于我了解您的设置。

    在我看来、此多路复用器通过耦合到模拟线路的开关电路消耗功率。 我不知道这是器件固有的问题还是您的特定设置问题... 我还不知道我们的数据表中是否指定了该参数。 我已通知多路复用器团队查看此主题、看看他们是否有任何意见。

    我建议尝试确定这些尖峰的频率、并查看您是否可以针对这些特定频率改进您的旁路电路。 很可能0.1uF 已经足够好了、但添加一些更小的(0.01uF)和更大的(1uF)电容器并联不会有任何伤害(您可以将它们焊接在现有 SMT 电容器的顶部)。

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    谢谢 Emrys。 您能否告诉我您有适用于此开关还是适用于任何模拟开关的评估板? 我找不到任何内容。  

    非常感谢您的努力。

    最好

    费萨尔

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    您好 Faisal、

    您可以在此处订购此器件的一些 EVM:

    https://www.ti.com/tool/LEADED-ADAPTER1

    此外、我们的多路复用器中还会有一种称为电荷注入的器件、该器件在切换通道时会发生。 这是任何多路复用器所固有的、发生这种情况时、始终会有一些电荷注入输出。 有关详细信息、请参阅以下内容:

    谢谢!

    Bryan

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    你好 Bryan

    除了使用去耦电容器之外、是否还需要减少注入? 我将把输出馈送到求和放大器。 但开关在开关期间会在所有输出端产生尖峰、因此尖峰将由求和电路进行加法。 您能否建议我仅 使用一个通道的类似1:1spst 开关? 谢谢  

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    您好 Faisal、

    实际上、正如我提到过的、这并不是任何多路复用器器件固有的特性、其中一些器件的电荷注入比其他器件的电荷注入更少(这实际上是我们拥有的最低电荷注入之一)。 遗憾的是、我们不会制作与 TMUX6112相似的1:1x1通道版本。

    谢谢、

    Bryan

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    你(们)好,Bryan

    是否有任何有效的方法来减少输出端的尖峰、例如使用滤波器?

    谢谢

    费萨尔  

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    您好 Faisal、

    唯一真正的外部方法是在输出端增加额外的电容。 但是、这反过来会降低应用可支持的总带宽。

    谢谢、

    Bryan

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    你(们)好,Bryan

    关于单通道1:1spst 开关、TMUX1101如何?  我希望避免 在开关发生时向所有输出添加尖峰、因此考虑使用4个单通道 IC 而不是单个4通道 IC。

    谢谢

    费萨尔

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    您无法摆脱这种电荷注入。 无论通道数如何、任何多路复用器件都是固有的。 电荷注入是构成通道的器件内 NMOS 和 PMOS MOSFET 内部失配的函数。

    谢谢、

    Bryan

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    你好 Bryan

    我计划使用开关的输出馈送加法放大器/扇入电路。 此时、只要任何一个 SEL 输入进行任何转换、我就可以在每个通道的输出端看到尖峰。 例如、如果一个通道输出50mVpp 尖峰、则4个通道的总电压将为200mVpp、这是巨大的。 因此、我想使用 TMUX1101等4个单通道开关 来隔离开关、并将总尖峰保持在50mVpp 左右。 可以使用 TMUX1101来实现吗? 请告诉我。

    谢谢  

    费萨尔

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    否、TMUX1101在开关时仍会有电荷注入输出。