ZHCS230B August   2014  – February 2024 THS4541

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较表
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议的操作条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性：(Vs+) – Vs– = 5V
    6. 6.6 电气特性：(Vs+) – Vs– = 3V
    7. 6.7 典型特性：5V 单电源
    8. 6.8 典型特性：3V 单电源
    9. 6.9 典型特性：3V 至 5V 电源电压范围
  8. 7 参数测量信息
    1. 7.1 示例特性表征电路
    2. 7.2 频率响应波形因素
    3. 7.3 I/O 余量注意事项
    4. 7.4 输出直流误差和漂移计算以及电阻器不平衡的影响
    5. 7.5 噪声分析
    6. 7.6 影响谐波失真的因素
    7. 7.7 驱动电容性负载
    8. 7.8 热分析
  9. 8 详细说明
    1. 8.1 概述
      1. 8.1.1 术语和应用假设
    2. 8.2 功能方框图
    3. 8.3 特性说明
      1. 8.3.1 差分 I/O
      2. 8.3.2 断电控制引脚 (PD)
        1. 8.3.2.1 运行电源关断功能
      3. 8.3.3 输入过驱运行
    4. 8.4 器件功能模式
      1. 8.4.1 从单端电源至差分输出的运行
        1. 8.4.1.1 单端输入至差分输出转换的交流耦合信号路径注意事项
        2. 8.4.1.2 单端至差分转换的直流耦合输入信号路径注意事项
        3. 8.4.1.3 FDA 单端转差分配置的电阻器设计公式
        4. 8.4.1.4 单端转差分 FDA 配置的输入阻抗
      2. 8.4.2 差分输入至差分输出运行
        1. 8.4.2.1 交流耦合、差分输入至差分输出设计问题
        2. 8.4.2.2 直流耦合、差分输入至差分输出设计问题
  10. 9 应用和实施
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型应用
      1. 9.2.1 设计衰减器
        1. 9.2.1.1 设计要求
        2. 9.2.1.2 详细设计过程
        3. 9.2.1.3 应用曲线
      2. 9.2.2 连接到高性能 ADC
        1. 9.2.2.1 设计要求
        2. 9.2.2.2 详细设计过程
        3. 9.2.2.3 应用曲线
    3. 9.3 电源相关建议
    4. 9.4 布局
      1. 9.4.1 布局指南
      2. 9.4.2 布局示例
  11. 10器件和文档支持
    1. 10.1 器件支持
      1. 10.1.1 开发支持
        1. 10.1.1.1 TINA 仿真模型特性
    2. 10.2 文档支持
      1. 10.2.1 相关文档
    3. 10.3 接收文档更新通知
    4. 10.4 支持资源
    5. 10.5 商标
    6. 10.6 静电放电警告
    7. 10.7 术语表
  12. 11修订历史记录
  13. 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

8.4.1.3 FDA 单端转差分配置的电阻器设计公式

可以从多个角度处理用于设置 FDA 周围的电阻器以将单端输入信号转换为差分输出的设计公式。为了简化结果，此处进行了几个关键假设：

  • 首先选择反馈电阻器，并在两侧将其设置为相等的值。
  • 从求和点返回到信号源和地（或非信号输入侧的偏置电压）的直流和交流阻抗设置为相等，以保持 FDA 每一侧的反馈分压器平衡

这两个假设都是典型的，旨在通过 FDA 信号路径提供出色的动态范围。

选择反馈电阻器值后，目标是求解 Rt（信号输入侧接地端接电阻器）、Rg1（信号路径的输入增益电阻器）和 Rg2（非信号输入侧的匹配增益电阻器）；请参阅图 7-1 和图 7-3。相同的电阻器解决方案可应用于交流或直流耦合路径。在输入信号链中添加隔直电容器是一个简单的选择。在 Rt 元件之后添加这些隔直电容器（如图 7-1 所示）具有消除反馈路径（从输出 Vocm 到地）中任何直流电流的优点。

解决 Rt 和 Rg1 的早期方法（当输入必须与源阻抗 Rs 匹配时）遵循迭代方法。这种复杂性源于 Rg1 输入的有源输入阻抗。当 FDA 用于将单端信号转换为差分信号时，FDA 输入端的共模输入电压必须随输入信号移动，以在 Rg2 元件中生成反向输出信号作为电流。更新的解决方案如方程式 7 所示，其中 Rt 的二次项可以求解出确切的所需值。该二次项来自匹配输入阻抗和目标增益的联立解。唯一需要的输入是：

  1. 所选的 Rf 值。
  2. 从 Rt 输入到差分输出电压的目标电压增益 (Av)。
  3. Rt 和 Rg1 连接处的所需输入阻抗以匹配 Rs。

以下公式求解时，先求解 Rt 的二次项：

方程式 7. GUID-FDB6A688-DA98-4335-96FD-720203E8F6FD-low.gif

作为二次项，解的范围是有限的。具体而言，在选择了 Rf 和 Rs 之后，物理上有一个最大增益，超过该增益，方程式 7 开始求解负 Rt 值（如果需要输入匹配）。选择 Rf 后，使用方程式 8 验证最大增益是否大于所需增益。

方程式 8. GUID-D6735D51-DC77-45F2-9BF3-EF53ECD733EF-low.gif

如果可实现的 Avmax 低于预期值，则增加 Rf 值。从方程式 7 推导出 Rt 后，Rg1 元素由方程式 9 给出：

方程式 9. GUID-B0FF8F63-D747-40F8-BA32-BB7CA5736696-low.gif

然后，最简单的方法是使用单个 Rg2 = Rt || 非信号输入侧的 Rs + Rg1。通常，这种方法显示为单独的 Rg1 和 Rs 元素。使用这些单独的元件可以在两个反馈路径上提供更好的分压器匹配，但通常可以接受单个 Rg2。Rg2 的直接解由方程式 10 给出：

方程式 10. GUID-D76DB3AB-18FC-445B-AA57-F8A48F790A2C-low.gif

该设计从与 Rs 匹配的目标输入阻抗、从匹配输入到差分输出电压的信号增益 Av 以及选定的 Rf 值着手。为 THS4541 表征选择的标称 Rf 值为 402Ω。如前所述，减小该值可提高噪声和相位裕度，但会降低总输出负载阻抗，可能会降低谐波失真。增大该值会增加输出噪声，并可能由于输入电容的反馈极点而降低环路相位裕度，但会降低输出的总负载。使用方程式 8 至方程式 10 将目标增益从 1 遍历到 Avmax < 14.3V/V 得到表 8-1，它显示了 Rt、Rg1 和 Rg2 的确切值，其中 50Ω 源必须匹配，同时将两个反馈电阻设置为 402Ω。表 8-1 显示了 1% 标准值的一种可能的解决方案，并且还显示得到的实际输入阻抗和增益与目标的误差百分比。

表 8-1 单端转差分 FDA 设计增益从 1V/V 升至 14V/V
所需的电阻 (1)
Av Rt，确切值 (Ω) Rt 1% Rg1，确切值 (Ω) Rg1 1% Rg2，确切值 (Ω) Rg2 1% 实际 ZIN %ERR 至 Rs 实际增益 %ERR 至 Av
1 55.2 54.9 395 392 421 422 49.731 -0.54% 1.006 0.62%
2 60.1 60.4 193 191 220 221 50.171 0.34% 2.014 0.72%
3 65.6 64.9 123 124 151 150 49.572 -0.86% 2.983 -0.57%
4 72.0 71.5 88.9 88.7 118 118 49.704 -0.59% 4.005 0.14%
5 79.7 80.6 68.4 68.1 99.2 100 50.451 0.90% 5.014 0.28%
6 89.1 88.7 53.7 53.6 85.7 86.6 49.909 -0.18% 6.008 0.14%
7 101 102 43.5 43.2 77.1 76.8 50.179 0.36% 7.029 0.42%
8 117 118 35.5 35.7 70.6 69.8 50.246 0.49% 7.974 -0.32%
9 138 137 28.8 28.7 65.4 64.9 49.605 -0.79% 9.016 0.18%
10 170 169 23.5 23.7 62.0 61.9 50.009 0.02% 9.961 -0.39%
11 220 221 18.8 18.7 59.6 59.0 49.815 -0.37% 11.024 0.22%
12 313 316 14.7 14.7 57.9 57.6 50.051 0.10% 11.995 -0.04%
13 545 549 10.9 11.0 56.7 56.2 49.926 -0.15% 12.967 -0.25%
14 2209 2210 7.26 7.32 56.2 56.2 50.079 0.16% 13.986 -0.10%
(1) Rf = 402Ω，Rs = 50Ω，AvMAX = 14.32V/V。

这些方程式和设计流程适用于任何 FDA。使用反馈电阻值作为起点对于基于电流反馈的 FDA（例如 LMH6554）特别有用，其中这些反馈电阻的值决定了频率响应平坦度。可以使用此处为其他源阻抗、Rf 值和增益范围提供的等式构建类似的表格。

请注意，在较高增益下，Rg1 阻值非常低。例如，在 14V/V 的增益下，7.32Ω 标准值通过共模环路的作用进行转换，使输入共模电压看起来像 50Ω 输入匹配阻抗。这种有源输入阻抗在更高增益下提供了改进的以输入为基准的噪声；请参阅节 7.5 部分。TINA 模型在单端到差分配置中正确显示了这种主动设置的输入阻抗，并且是验证增益、输入阻抗、响应形状和噪声问题的好工具。