ZHCS230B August 2014 – February 2024 THS4541
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 应用
- 3 说明
- 4 器件比较表
- 5 引脚配置和功能
- 6 规格
- 7 参数测量信息
- 8 详细说明
- 9 应用和实施
- 10器件和文档支持
- 11修订历史记录
- 12机械、封装和可订购信息
封装选项
机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息
8.4.2.1 交流耦合、差分输入至差分输出设计问题
通常有两种方法可以将 THS4541 与交流耦合差分源一起使用。在第一种方法中，源是差分源，可以通过两个隔直电容器进行耦合。第二种方法使用单端或差分源，通过变压器（或平衡-非平衡变压器）进行耦合。图 8-2 显示了差分输入的常见隔直电容器方法。该设计包含一个可选的输入差分端接电阻器 (Rm)。利用该 Rm 元件，可以扩展输入 Rg 电阻器，同时仍向源提供较低的差分输入阻抗。在该示例中，Rg 元件总共有 200Ω 的差分阻抗，而 Rm 元件以并联方式组合，向源提供 100Ω 的净交流耦合差分阻抗。同样，理想的设计是通过选择 Rf 元件值，然后选择 Rg 来设置差分增益，再选择 Rm 元件（如果需要）来实现目标输入阻抗。或者，可以不采用 Rm 元件，将 Rg 元件设置为所需的输入阻抗，并对 Rf 进行相应的设置以获得差分增益 (= Rf/Rg)。
图 8-2 示例下变频混频器将交流耦合差分信号传输至 THS4541此处的直流偏置非常简单。输出 Vocm 由输入控制电压设置，由于输出共模电压没有直流电流路径，因此该直流偏置也设置输入引脚共模工作点。
利用变压器输入耦合，可以将单端或差分源耦合到 THS4541；也可能改善以输入为基准的噪声系数。这些设计假定必须在平衡-非平衡变压器接口中匹配源阻抗。图 8-3 显示了一种非常简单的方法，其中针对 50Ω 源使用具有 1:2 匝数比的示例升压变压器。
图 8-3 输入平衡-非平衡变压器接口将差分输入传输至 THS4541在本例中，如果次级端接 200Ω，则该具有 1:2 匝数比的升压变压器针对 50Ω 源提供源和负载匹配（匝数比的平方是平衡-非平衡变压器上的阻抗比）。两个 Rg 元件在 FDA 求和点求和形成差分虚拟地，从而提供端接。输入隔直电容器 (C1) 是可选的，仅用于消除电源中的直流接地短路。通过使用该无源（零功率耗散）输入平衡-非平衡变压器，此解决方案通常比 FDA 更能改善以输入为基准的噪声系数。通过定义几个比率，可以使用方程式 14 来表示噪声系数：
其中
- n ≡ 匝数比（欧姆数比为 n2）
- α ≡ FDA 中的微分增益 = Rf/Rg
- β ≡ 以 V/V 为单位的变压器插入损耗（从 dB 插入损耗转换为线性衰减 = β）
- kT = 4e-21J（温度为 290K (17°C) 时）
使用方程式 14 的一种方法是固定输入平衡-非平衡变压器选择，然后通过提高 Rf 值来扫描 FDA 增益。噪声较低的方法仅使用两个 Rg 元件进行端接匹配（无 Rm 元件，如图 8-3 所示）并向上扫描 Rf 值以评估生成的以输入为基准的噪声系数。虽然该方法可用于所有 FDA 和各种输入平衡-非平衡变压器，但在此处，频率相对较低的输入平衡-非平衡变压器是合适的选择，因为 THS4541 在低于 40MHz 的应用中可提供出色的 SFDR。表 8-2 展示了两个具有代表性的选择及其典型测量范围和生成的模型元件。对于这两个选择，噪声系数的关键输入是匝数比和插入损耗（CX2014LNL 的 0.2dB 在 NF 表达式中变为 β = 0.977）。
| 器件型号 | Rs (Ω) | –1dB 频率 (MHz) | 插入损耗 (dB) | 制造商 | 十倍频程数 | –3dB 频率 (MHz) | 匝数比 | 模型元件 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 最大值 | –1dB 点 | –3dB 点 | 最小值 | 最大值 | L1 (µH) | L2 (µH) | k | M (µH) | |||||
| ADT2-1T | 50 | 0.1 | 463 | 0.3 | MiniCircuits | 3.67 | 4.22 | 0.05 | 825 | 1.41 | 79.57747 | 158.50797 | 0.99988 | 112.19064 |
| CX2047LNL | 50 | 0.083 | 270 | 0.2 | Pulse Eng | 3.51 | 3.93 | 0.044 | 372 | 2 | 90.42894 | 361.71578 | 0.99976 | 180.81512 |
通过使用 THS4541 典型的以输入为基准的噪声项（eni = 2.2nV，in = 1.9pA）并在 10dB 至 24dB 范围内扫描从平衡-非平衡变压器输入到差分输出的总增益，可以得到如图 8-4 所示的输入噪声系数。
图 8-4 采用表 8-2 中的两个输入平衡-非平衡变压器时的噪声系数与总增益以 50Ω 为基准的噪声系数估算显示，随着增益增加至 24dB，任一平衡-非平衡变压器的以输入为基准的噪声都会降低。为了在输入平衡-非平衡变压器升压后实现总目标增益，在上述扫描中唯一改变的元素是反馈电阻器阻值。图 8-3 的示例是 7.86V/V 的增益或
17.9dB 的增益，其中通过图 8-4 预测的输入噪声系数为 9.0dB。该方法的另一个优点是有效噪声增益 (NG) 会因设计中作为总 Rg 元件的一部分出现的源阻抗而降低。图 8-3 的示例在 NG = 1 + 402 / (100 + 100) = 3 V/V 的条件下运行，在设计的 THS4541 部分中提供大于 300MHz 的 SSBW。通过将其与平衡-非平衡变压器本身的 372MHz 相结合，可以在该 18dB 增益级中提供大于 200MHz 的频率；或在低功耗、高动态范围接口中提供大于 1.6GHz 的等效增益带宽积。
图 8-3 中的平衡-非平衡变压器输入的新增功能和注意事项包括：
- 其中许多平衡-非平衡变压器都提供次级中心抽头。使中心抽头保持不连接状态可实现出色的 HD2 抑制和直流偏置（不包括该中心抽头和接地端之间连接的电容器）。
- 在使用悬空次级中心抽头的情况下，输入引脚共模电压仍然等于输出 Vocm 设置，因为输出共模电压没有直流路径来产生共模电流 (ICM)。