ZHCSRG9C December 2004 – March 2025 THS4631
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應(yīng)用
- 3 說明
- 4 相關(guān)產(chǎn)品
- 5 引腳配置功能
- 6 規(guī)格
- 7 參數(shù)測量信息
- 8 應(yīng)用和實施
- 9 器件和文檔支持
- 10修訂歷史記錄
- 11機械、封裝和可訂購信息
封裝選項
機械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
散熱焊盤機械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
訂購信息
8.2.1.1.1 設(shè)計互阻抗電路
通常情況下，互阻抗電路的設(shè)計取決于為增益模塊提供輸入的電流源特性。光電二極管是最常見的與互阻抗增益模塊相連的電容電流源示例。繼續(xù)以光電二極管為例，系統(tǒng)設(shè)計人員通?；趦蓚€相反的指標(biāo)（速度和靈敏度）選用了光電二極管。更快速的光電二極管需要配置更高速的增益級，而更靈敏的光電二極管則需要更高的增益，以便在增益級輸出端產(chǎn)生可感知的信號電平。
這些參數(shù)在多個方面影響著互阻抗電路的設(shè)計。首先，光電二極管信號的速度決定了增益電路所需的帶寬。其次，根據(jù)光電二極管的靈敏度，所需增益會限制電路的帶寬。最后，伴隨更敏感信號源而來的較大電容也會限制增益模塊的可實現(xiàn)速度。輸入信號的動態(tài)范圍也對放大器動態(tài)范圍提出了要求。根據(jù)源輸出電流電平的知識，耦合輸出端所需的電壓擺幅，決定了反饋電阻 RF 的值。從輸入到輸出的傳遞函數(shù)為 VOUT = IINRF。
THS4631 的大增益帶寬積能夠同時實現(xiàn)高互阻抗增益、寬帶寬、高壓擺率和低噪聲。此外，高功率電源軌助力輸出端支持寬動態(tài)范圍，從而可使用具有寬動態(tài)范圍的輸入源。依托上述特性的強強組合，THS4631 成為需要對寬帶低電平輸入信號進行互阻抗放大的系統(tǒng)的理想設(shè)計選擇。圖 8-2 展示了標(biāo)準(zhǔn)互阻抗電路。
如前所述，電流源通常決定著對放大器增益、速度和動態(tài)范圍的要求。對于給定的放大器和源組合，可實現(xiàn)性能由以下參數(shù)決定：放大器增益帶寬積、放大器輸入電容、源電容、互阻抗增益、放大器壓擺率和放大器輸出擺幅。根據(jù)這些信息，可確定使用給定放大器的互阻抗電路在最佳情況下的性能。此處將最佳情況定義為提供所需的互阻抗增益，并實現(xiàn)最大化平坦頻率響應(yīng)。
對于 圖 8-2 中所示的電路，除其中一個設(shè)計參數(shù)外，其他所有設(shè)計參數(shù)均為已知；仍需確定反饋電容器 (CF)。正確選擇反饋電容器可規(guī)避不穩(wěn)定的設(shè)計，控制脈沖響應(yīng)特性，提供最大化的平坦互阻抗帶寬，并限制寬帶集成噪聲。根據(jù) 方程式 3 所示公式計算 CF，可獲得最大化的平坦頻率響應(yīng)結(jié)果：
其中
- CF 是反饋電容器
- RF 是反饋電阻器
- CF 是反饋電容器
- RF 是反饋電阻器
- CS 是總源電容（包括放大器輸入電容和反相節(jié)點處的寄生電容）
- GBP 是放大器的增益帶寬積，單位為赫茲
選擇反饋電容后，可通過 方程式 4 計算互阻抗帶寬。
其中
- CI(CM) 是共模輸入電容
- CI(DIFF) 是差分輸入電容
- CD 是二極管電容
- CP 是反相節(jié)點處的寄生電容
反饋電容器在電路的噪聲增益中提供了一個極點，用于抵消源電容導(dǎo)致的噪聲增益零點。極點的設(shè)置方式使噪聲增益可在放大器的開環(huán)增益響應(yīng)下實現(xiàn) 20dB 每十倍頻程的閉合速率，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的電路。如圖所示，方程式 3 提供了用于最大化平坦帶寬的反饋電容。降低反饋電容器數(shù)值可增加信號帶寬，但其代價是會出現(xiàn)交流響應(yīng)峰值。
圖 8-4 互阻抗電路波德圖我們基于各種互阻抗增益和各種源電容對 THS4631 的性能進行了測量。各種電路配置下的可實現(xiàn)帶寬數(shù)值已匯總于 表 8-1。圖 8-6、圖 8-7 和 圖 8-8 所示為頻率響應(yīng)。
請注意，反饋電容并不與公式預(yù)測的數(shù)值完全對應(yīng)。通過調(diào)整電容值，即可補償反饋電阻器的寄生電容（0805 表面貼裝器件通常為 0.2pF）以及印刷電路板 (PCB) 導(dǎo)致的額外電容。使用此公式作為設(shè)計基礎(chǔ)，并采用實驗室優(yōu)化的 CF 最終值。