Czy to dobry projekt i układ aktywnej sondy różnicowej?

16

To pytanie jest rozszerzeniem sondy różnicowej Homebrew . Pomyślałem, że powinienem uczynić to nowym pytaniem.

Muszę zmierzyć sygnał LVDS 100 Mb / s, aby sprawdzić jego integralność. Spróbuję zdobyć lunetę o szerokości 600 MHz, ale potrzebuję sondy różnicowej i nie stać mnie na prawdziwą. Zaprojektowałem więc rozwiązanie wykorzystujące wzmacniacz operacyjny THS3201DBVT 1,8 GHz.

To mój pierwszy projekt z wykorzystaniem wzmacniacza z prądowym sprzężeniem zwrotnym i mój pierwszy projekt o dużej przepustowości. Byłbym bardzo wdzięczny za wszelkie opinie (pun, przepraszam).

Schemat sondy różnicowej

Różnicowe renderowanie sondy

Różnicowe warstwy sondy

Dodano: Podziękowania dla The Photon za zasugerowanie usunięcia płaszczyzny uziemienia pod pinami wejściowymi OpAmps. Oto warstwa tuż poniżej górnej warstwy, pokazująca nowe wycięcia. To samo zrobiono także w przypadku innych warstw. Niższa pojemność.

Rocketmagnet
źródło
1
Wzmacniacze bufora wejściowego powinny być prawdopodobnie połączone z ujemnym sprzężeniem zwrotnym zamiast pozytywnego sprzężenia zwrotnego.
Photon
1
Em, tak, tak. Dostrzeż umyślny błąd, aby sprawdzić, kto zwraca uwagę ...
Rocketmagnet
OK, naprawiłem schemat.
Rocketmagnet
to ciekawy projekt, dziękuję za zamieszczenie. Czy udało ci się go zbudować? Czy to działa? Gerry
Dobry byłby rezystor szeregowy 50 omów, który pasuje do impedancji koncentrycznej 50 omów, który powinien również pasować do impedancji wejściowej 50 omów zakresu. Zapewnia to redukcję 2: 1, ale eliminuje dzwonienie itp. Również wiele wzmacniaczy operacyjnych nie jest w stanie wywierać dużego obciążenia pojemnościowego. Użyj RG-174, ponieważ jest mały i elastyczny.
Don McCallum

Odpowiedzi:

12

Klasyczną zasadą układu dla szybkich wzmacniaczy operacyjnych jest usunięcie płaszczyzny zasilania i uziemienia poniżej sieci podłączonych do pinów wejściowych. Znajdziesz to jako pierwszy punkt w sekcji układu PCB w arkuszu danych dla twojego wzmacniacza operacyjnego.

Zasadniczo oznacza to usunięcie całej miedzi z płaskich warstw pod każdą miedzią, która jest podłączona do pinów 3 lub 4 wzmacniaczy.

W praktyce prawdopodobnie oznacza to także zbliżenie R1 i R2 bliżej pinów wejściowych, aby zminimalizować rozmiar pustki, którą będziesz ciąć w płaskich warstwach.

Ma to kilka zalet:

  1. Zmniejsz pojemność wejściową swojego obwodu.

  2. Zminimalizuj tętnienia w sieci zasilającej i uziemiającej podłączanej do wejść obwodu.

  3. Popraw stabilność obwodu, ponieważ niektóre z tych tętnień mocy / uziemienia mogą być spowodowane zmiennym poborem prądu stopnia wyjściowego wzmacniacza, powodując niepożądane sprzężenie zwrotne.

Kolejny problem dotyczy kondensatorów odsprzęgających. Gdy używasz wielu kondensatorów odsprzęgających, jeśli ich wartości różnią się o więcej niż około 1 dekadę (masz współczynnik 1000 między 100 pF a 100 nF), może to spowodować antyrezonans przy pewnej częstotliwości między częstotliwościami rezonansowymi dwóch kondensatorów . Powoduje to wyjątkowo wysoką impedancję zasilania przy częstotliwości przeciwrezonansowej. Zostało to omówione tutaj niejasno kilka razy tutaj, a także udokumentowane w podręczniku aplikacji Murata . Radzę zmienić twój mniejszy kondensator odsprzęgający na 10 nF.

The Photon
źródło
Dzięki Photon. Tak, zastanawiałem się nad płaszczyzną naziemną. Dokonam zmiany. O kondensatorach: 100pF i 100nF pokazano na schematach na stronie 16. Przeczytałem również notatkę dotyczącą aplikacji Murata, ale nie byłem pewien, w kogo uwierzyć, więc skorzystałem z sugestii arkusza danych.
Rocketmagnet
W każdym razie wartość kondensatora można łatwo zmienić później, jeśli masz problem ... przynajmniej wiesz, na co trzeba uważać.
Photon
Jak rozpoznam antyrezonans?
Rocketmagnet
Pewne złe zachowanie przy określonej częstotliwości, prawdopodobnie gdzieś między 10 a 100 MHz, takie jak niska odpowiedź, oscylacja lub dzwonienie.
Photon
Warto byłoby również spojrzeć na spektrum szumów, gdy nic nie jest podłączone do sondy. Jeśli zobaczysz pik w zakresie 10 - 100 MHz, możesz podejrzewać problem z kondensatorem.
Photon
1

Nie masz oddzielnego oddzielania dla ziemi. Podłącz środek CP1 i CP2 do uziemienia.

Twój sygnał wejściowy wynosi od 0 do + 3,3 V. Więc nie ma potrzeby stosowania szyny -6 V, przynajmniej w tym przypadku. To jednak uczyniłoby to bardziej ogólną sondą.

Brian Carlton
źródło
OK, to już naprawione.
Rocketmagnet
Zrobiłem to +6v, aby dać wzmacniaczom operacyjnym trochę przestrzeni. Czy oni tego nie wolą?
Rocketmagnet
1

Rezystor szeregowy (50 omów) to dobry pomysł. Zakres należy również ustawić na 50 omów. Wynikowy wykres zasięgu będzie miał wartość 1/2, ale zakończenie jest krytyczne dla sygnałów o wysokiej prędkości.

Poleciłbym również małą nasadkę (10-47pF) na każdy z rezystorów sprzężenia zwrotnego, aby poprawić stabilność. Będzie to miało wpływ na pasmo przenoszenia, więc sprawdź to w stosunku do tego, co planujesz zmierzyć. Użyj Tina-TI do symulacji odpowiedzi.

Wayne
źródło
0

Czy to naprawdę wymaga 4 warstw?

Wydaje mi się, że jedyną rzeczą, która używa +/- 6V, są wzmacniacze operacyjne.

Być może będziesz w stanie znacznie obniżyć koszty, używając płyty dwuwarstwowej, ale może to wpłynąć na integralność sygnału (w ten sposób pokonując cel projektu).

Mam nadzieję, że ktoś zadzwoni w tej sprawie ...

trayres
źródło
Możliwe, że nie, ale jest to jednorazowy przypadek i dołączenie do partii innych 4-warstwowych płyt. Koszt to nie problem.
Rocketmagnet