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宽带固定增益放大器THS4302的作业原理和使用电路剖析

宽带固定增益放大器THS4302的工作原理和应用电路分析-THS4302是美国德州仪器公司推出的新型固定增益放大器,它具有低失真、高斜率、低噪声和超过2GHz的增益带宽积。这些特性的结合使得模拟电路设计人员能够超越当前的性能限制,而以高于先前使用闭环所能达到的速率来处理模拟信号,从而优化放大器的设计方案。

1、导言

THS4302是美国德州仪器公司推出的新式固定增益扩大器,它具有低失真、高斜率、低噪声和逾越2GHz的增益带宽积。这些特性的结合使得模仿电路规划人员能够逾越当时的功用约束,而以高于从前运用闭环所能到达的速率来处理模仿信号,然后优化扩大器的规划方案。

THS4302具有2.4GHz的带宽及+5V/V的固定增益,其功用较现有同类器材提高了三倍,然后为高速运用领域供给了高速度、低噪声的模仿解决方案。

THS4302的推出使得无线基站、中继站以及其它根底设备能够供给更多的通道,然后可在更小空间中供给更高的带宽。因为THS4302具有高速、低失真特性,因而可在数字信号处理 (DSP)中驱动宽动态规模的高精度A/D(数/模)转换器。THS4302在100MHz频率输入时, 可驱动100Ω负载,其三阶输出截取点(OIP3)可高达+46dBm,这和曾经的相同固定电压增益的运算扩大器比较,具有更佳的线性增益改变及更低的功耗。

宽带固定增益扩大器THS4302的作业原理和运用电路剖析

THS4302还选用了新式的带散热垫(PowerPAD)的RGT封装,其引脚界说如图1所示。各引脚下的功用阐明如下:

1~4脚(VS-):电源负端;

5~8脚(VOUT):输出端;

9~12脚(VS+):电源正端;

13脚(NC):空脚;

14脚(VIN-):输入负端;

15脚(VIN+):输入正端;

16脚(PD):功率下拉端,低电平有用。

2、作业原理

2.1 宽带同相作业

THS4302是具有功耗下拉功用的固定增益电压反应运算扩大器,可在3V~5V的电源下作业。现以图2为例阐明TH4302电路的典型功用。该电路选用同相扩大结构,并选用双电源供电。图2中,VI端49.9Ω的并联电阻用来匹配测验仪器的源阻抗。VO端的50Ω电阻用于与测验仪器的50Ω负载阻抗相串联以供给100Ω负载。输出端总的100Ω负载与一共250Ω的反应网络负载相结合可在THS4302的输出端呈现出71Ω的有用输出负载。图中的Rf、Rg为THS4302的内部反应电阻和增益设定电阻,其取值分别为200Ω和50Ω。从图2能够看出,为了取得满足宽的频带呼应,电路在正、负电源端均规划了严厉的滤波网络。

2.2 单电源作业

当THS4302在单电源下作业时,输入信号和扩大器有必要具有恰当的偏置以便能取得最大的输出电压摆幅。图3给出了一种有益于扩大器单电源作业的装备办法。

为了取得最大的输出电压摆幅,输入信号和扩大器应加Vs/2的电压。图中标明的2.5V偏置电压是在供电电压为5V时给出的。

别的,通过THS4302的功耗下拉引脚?PD?能够将静态电流从37mA降至800μA,这关于下降体系功耗对错常有用的。当扩大器的功耗下拉脚(PD)接到高电平(正电源)时,扩大器作业在正常功耗形式。而当功耗下拉脚(PD)接负电平常,扩大器关断,此刻电流降至800μA。

功耗上拉或下拉门限电压与电源电压有关。当加到功耗下拉脚(PD)的电压高于使能电压时,器材被激活。而在低于下拉电压时,器材休眠。当所加电压在两门限电压之间时,扩大器的作业状况不确定。

3、典型运用电路

3.1 用THS4302驱动A/D转换器

图4所示是用THS4302驱动高功用A/D转换器的实践电路。图中,THS4302输出的扩大信号通过阻隔电阻、AC耦合电容和低通滤波器后,再经宽带变压器即可转化为差分信号以驱动A/D转换器。关于不包含直流信息的运用,这种驱动ADCs的办法很有用。

RISO电阻在电路中起阻隔效果,对它的精心规划可使电路取得最优的频率呼应。

3.2 用THS4302驱动电容负载

对运算扩大器来说,电容负载是一种最严苛、也是很一般的负载条件。一般,电容负载为A/D转换器的输入,包含引荐用来改进A/D 线性度的外部附加电容。象THS4302这样的高速扩大器,在输出端直接放置电容负载时,其稳定性很简略受到影响。并且,在扩大器带有开环输出电阻时,电容负载在信号途径上引进的附加极性会削减相位余量,因而,在设计时,假如首要考虑频率呼应的平整度、脉冲呼应的实在度、或许失真度,最简略有用的办法是在扩大器输出和电容负载之间刺进一个串联阻隔电阻RISO以将反应回路和电容负载阻隔。

当THS4302的寄生电容负载逾越2pF时,其频率呼应功用下降。在实践运用时,长的PC板途径,非匹配电缆以及多个器材间的衔接都很简略呈现等效寄生电容负载逾越2pF的状况。因而,为了取得最优的频率呼应,RISO电阻的取值尤为重要,并应尽或许地将电阻RISO安装在挨近THS4302的输出端。图5所示为一组THS4302驱动不同电容负载时的频率呼应曲线。

4、运用主张

THS4302具有2.4GHz的频带和5倍的电压增益,为了取得最优的AC功用,下面给出一些关于电源退耦和地图规划方面的主张。

(1)尽或许地将退耦电容放置在挨近电源输入端,以减小电源到地的电感。引荐运用与器材电源脚宽度差不多的电源线来衔接退耦电容,并用3个或更多的孔将电容衔接到地平面。

(2)将容值小的电容优先放置在最挨近器材的方位。

(3)固态电源平面的四周到地平面之间要慎用高频退耦电容,以防止PCB呈现自激。

(4)为了取得逾越2 GHz的最佳传输特性,主张旁路电容的摆放选用评价板上的摆放方法。30.1Ω电阻与0.1μF电容串联可下降并联集总元件的谐振Q值。其间包含0.1μF和47pF电容和扩大器的电源输入电容。

(5)将信号输入/输出脚到沟通地的寄生电容应减到最小。

不管怎样,假如在I/O端运用传输线,匹配电阻应尽或许地挨近器材。除非运用了传输线,不然,输出端和同相输入端的寄生电容会与负载和源阻抗一同,不自觉地对带宽发生约束。为了下降不必要的电容,地平面或电源平面应沿着信号I/O脚的周围断开,以构成一个窗口。

(6)将电源脚到高频0.1μF退耦电容器的间隔减到最小?<0.25”?;

规划的地平面和电源平面不尽远离信号I/O脚,以防止运用窄的电源和地线,到达减小引脚和退耦电容间电感的意图。

(7) 细心挑选和放置外部元件以维护THS4302的高频功用。电阻应挑选低电抗类型的。表贴电阻的作业特性较好,可进行高密度规划。此外,还应坚持PC板上的连线尽或许地短。

(8)与其它宽带元件间应短线直接衔接或运用板上传输线。 实践上,THS4302内部现已发生有2pF的寄生负载。因而,跟着信号增益的添加,在没有阻隔电阻的状况下,也能够驱动更大的寄生电容负载。也就是说,假如实践要求的走线较长,那么,也能够选用6dB固有信号损耗的双端传输线,当然还能够选用微带规划技能完成阻抗匹配传输线。

(9)像THS4302和THS4303这样的高速器材,一般不引荐运用插座。

(10)应充分利用PowerPAD来取得最佳的温度功用。

责任编辑:gt

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