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[参考译文] 比较器输入偏置的电压基准(低输出电阻)

admin
Guru**** 2450320 points
Other Parts Discussed in Thread: LM4128, LM4040, REF6025, TLV3501

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/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/670293/voltage-reference-for-comparator-input-biasing-low-output-resistance

主题中讨论的其他器件：LM4128、 LM4040、 REF6025、 TLV3501

大家好！ ；)

我想将频率为100...500kHz 的正弦信号(-5...5V)转换为频率范围为0...5V 且频率相同的正交脉冲信号。 为此、我想使用所附图片中的比较器电路：



为了将输入电压转换为比较器的电源范围、我使用电阻分压器(R3和 R2)来衰减输入正弦、并使用电压源将信号偏置并使其在2.5V DC 左右居中。 我考虑过为此目的使用电压基准、因为2.5V 电源不必为负载提供大功率。 它只需灌入和拉小电流。
我的问题是：这是否适合电压基准？ 为此、您会推荐哪种基准(或哪类电压基准)？ 我希望基准具有非常小的串行电阻(在本例中为 GND)、否则会影响分压器的中心电势(V_IN+)。
你怎么看？

提前感谢、致以最诚挚的问候！

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    TI__Guru**** 2450320 points
    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 Armin：

    此应用适用于电压基准。 由于电压基准通过电阻分压器提供的精度、许多应用都将电压基准用作电平转换器。 我们较新的精密基准之一是 REF3425 、它的拉电流和灌电流高达10mA。 根据您的需求、我们还提供了不太精确的电压基准、例如 LM4128、甚至 LM4040。 需要注意的一点   是、输出阻抗不是基准电压的典型数据表测量值。

    为了确保最低输出阻抗、可能需要添加具有已知输出阻抗的缓冲器或使用 REF6025。 REF6025是一款精密电压基准、具有具有具有小输出阻抗的集成缓冲器。

    -Marcoo Z  

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    TI__Guru**** 2450320 points
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    尊敬的 Armin：

    电压基准不是稳压器！ 基准电压通常没有缓冲输出。 输出阻抗可能高达数百欧姆、输出阻抗可能具有高度非线性。 正如 Marcoo 已经提到的、很少指定电压基准的输出阻抗、您很难在电压基准数据表中找到输出阻抗与频率间的关系图。

    您的电路的另一个问题是 LT1720。 这是一款非常快速的比较器、您一定不能像慢速运算放大器那样处理它。 数据表显示、源阻抗应低于1k。 因此、您的电路的 R2和 R3过高、无法实现稳定运行。 您还应该考虑通过在输出到+输入之间使用高欧姆电阻器来引入额外的迟滞。

    由于 LT1720超快且显示70MHz 的最大切换频率、因此您不仅需要一个稳定且没有高达100MHz 噪声的2.5V 基准、 而且、在输入端为分压器供电的驱动器应提供高达100MHz 的极低输出阻抗。

    我不会为2.5V 偏置使用电压基准。 我会使用一个简单的分压器。 1µ 1k / 1k 分压器、从+5V 电压中驱动、并借助一个并联一个或两个470n...8 Ω/0805 / X7R 的低 ESR 100µV /25V 铝电解电容器来过滤2.5V 偏置电压。 将这些盖子保持在尽可能靠近的位置。 每毫米都很重要。 将 R2和 R3减少到2k 和1k、并将 C1增加到100N。 如果您的正弦振幅真的是5V、则应将 R2增加到3k 或更多。 否则、您将超出 LT1720的共模输入电压范围。

    最后、由于 LT1720速度超快、请考虑遵循 HF 电路设计规则。 您的 PCB 至少应具有实心接地层。

    Kai

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    TI__Guru**** 2450320 points
    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。
    非常感谢您提出的所有要点！ 我对这些问题有几个疑问：

    1) 我不想使用 LT1720、我之所以选择它、是因为它是 LTSPICE 有限库中少数几个合适的比较器之一。 我宁愿使用比较器 TLV3501。 但是、对于2.5V 偏置电压或正弦信号源而言、高速比较器为什么会成为这样的问题？ 我的意思是、无论切换频率如何、比较器的输入端子都应具有非常高的输入阻抗(基本上不允许输入电流)。 或者是否存在一些我缺失的寄生效应？

    2) 为什么应该减小 R2和 R3？ 我之所以选择这么高的值、是因为正弦源不必驱动大电流。

    此致！ ；)
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    TI__Guru**** 2450320 points
    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 Armin：

    是的、必须考虑寄生效应。 从比较器的输出到-输入和+输入始终存在一个不可避免的杂散电容。 与输入和+输入到接地(所谓的源阻抗)的组件一起形成反馈路径、如果足够的输出信号耦合回输入、则会使比较器振荡。 数据表选项、即这些源阻抗应小于1k。 但是、如果使源阻抗更大、输出信号的阻抗会更多地耦合回输入、并且可能会发生振荡。

    对于2.5VDC 偏置发生器也是如此。 如果该2.5VDC 电源的输出阻抗不小至70MHz、则比较器在其输入端看到的总源阻抗可能会增加到高于建议的1k。 此外、如果输出阻抗更复杂、则可能会发生额外的相移、这会增加不稳定性。

    HF 电路通常具有低电阻的另一个原因是：每个电阻器都有一个寄生杂散电容。 假设杂散电容为1pF、则100k 电阻器在高于1/2/PI/100k/1p = 1.6MHz 的频率下开始成为电容器。 10k 电阻器成为高于16MHz 的电容器、160MHz 以上的1k 电阻器、依此类推。 成为电容器的不愉快之处并不是很大、电阻器的阻抗随着频率的增加而降低、但会引入不必要的相移。 这在 HF 放大器的反馈环路中可能是致命的。

    Kai