ZHCS230B August 2014 – February 2024 THS4541
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應用
- 3 說明
- 4 器件比較表
- 5 引腳配置和功能
- 6 規格
- 7 參數測量信息
- 8 詳細說明
- 9 應用和實施
- 10器件和文檔支持
- 11修訂歷史記錄
- 12機械、封裝和可訂購信息
封裝選項
機械數據 (封裝 | 引腳)
散熱焊盤機械數據 (封裝 | 引腳)
訂購信息
8.4.2.1 交流耦合、差分輸入至差分輸出設計問題
通常有兩種方法可以將 THS4541 與交流耦合差分源一起使用。在第一種方法中，源是差分源，可以通過兩個隔直電容器進行耦合。第二種方法使用單端或差分源，通過變壓器（或平衡-非平衡變壓器）進行耦合。圖 8-2 顯示了差分輸入的常見隔直電容器方法。該設計包含一個可選的輸入差分端接電阻器 (Rm)。利用該 Rm 元件，可以擴展輸入 Rg 電阻器，同時仍向源提供較低的差分輸入阻抗。在該示例中，Rg 元件總共有 200Ω 的差分阻抗，而 Rm 元件以并聯方式組合，向源提供 100Ω 的凈交流耦合差分阻抗。同樣，理想的設計是通過選擇 Rf 元件值，然后選擇 Rg 來設置差分增益，再選擇 Rm 元件（如果需要）來實現目標輸入阻抗。或者，可以不采用 Rm 元件，將 Rg 元件設置為所需的輸入阻抗，并對 Rf 進行相應的設置以獲得差分增益 (= Rf/Rg)。
圖 8-2 示例下變頻混頻器將交流耦合差分信號傳輸至 THS4541此處的直流偏置非常簡單。輸出 Vocm 由輸入控制電壓設置，由于輸出共模電壓沒有直流電流路徑，因此該直流偏置也設置輸入引腳共模工作點。
利用變壓器輸入耦合，可以將單端或差分源耦合到 THS4541；也可能改善以輸入為基準的噪聲系數。這些設計假定必須在平衡-非平衡變壓器接口中匹配源阻抗。圖 8-3 顯示了一種非常簡單的方法，其中針對 50Ω 源使用具有 1:2 匝數比的示例升壓變壓器。
圖 8-3 輸入平衡-非平衡變壓器接口將差分輸入傳輸至 THS4541在本例中，如果次級端接 200Ω，則該具有 1:2 匝數比的升壓變壓器針對 50Ω 源提供源和負載匹配（匝數比的平方是平衡-非平衡變壓器上的阻抗比）。兩個 Rg 元件在 FDA 求和點求和形成差分虛擬地，從而提供端接。輸入隔直電容器 (C1) 是可選的，僅用于消除電源中的直流接地短路。通過使用該無源（零功率耗散）輸入平衡-非平衡變壓器，此解決方案通常比 FDA 更能改善以輸入為基準的噪聲系數。通過定義幾個比率，可以使用方程式 14 來表示噪聲系數：
其中
- n ≡ 匝數比（歐姆數比為 n2）
- α ≡ FDA 中的微分增益 = Rf/Rg
- β ≡ 以 V/V 為單位的變壓器插入損耗（從 dB 插入損耗轉換為線性衰減 = β）
- kT = 4e-21J（溫度為 290K (17°C) 時）
使用方程式 14 的一種方法是固定輸入平衡-非平衡變壓器選擇，然后通過提高 Rf 值來掃描 FDA 增益。噪聲較低的方法僅使用兩個 Rg 元件進行端接匹配（無 Rm 元件，如圖 8-3 所示）并向上掃描 Rf 值以評估生成的以輸入為基準的噪聲系數。雖然該方法可用于所有 FDA 和各種輸入平衡-非平衡變壓器，但在此處，頻率相對較低的輸入平衡-非平衡變壓器是合適的選擇，因為 THS4541 在低于 40MHz 的應用中可提供出色的 SFDR。表 8-2 展示了兩個具有代表性的選擇及其典型測量范圍和生成的模型元件。對于這兩個選擇，噪聲系數的關鍵輸入是匝數比和插入損耗（CX2014LNL 的 0.2dB 在 NF 表達式中變為 β = 0.977）。
| 器件型號 | Rs (Ω) | –1dB 頻率 (MHz) | 插入損耗 (dB) | 制造商 | 十倍頻程數 | –3dB 頻率 (MHz) | 匝數比 | 模型元件 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 最大值 | –1dB 點 | –3dB 點 | 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 |
通過使用 THS4541 典型的以輸入為基準的噪聲項（eni = 2.2nV，in = 1.9pA）并在 10dB 至 24dB 范圍內掃描從平衡-非平衡變壓器輸入到差分輸出的總增益，可以得到如圖 8-4 所示的輸入噪聲系數。
圖 8-4 采用表 8-2 中的兩個輸入平衡-非平衡變壓器時的噪聲系數與總增益以 50Ω 為基準的噪聲系數估算顯示，隨著增益增加至 24dB，任一平衡-非平衡變壓器的以輸入為基準的噪聲都會降低。為了在輸入平衡-非平衡變壓器升壓后實現總目標增益，在上述掃描中唯一改變的元素是反饋電阻器阻值。圖 8-3 的示例是 7.86V/V 的增益或
17.9dB 的增益，其中通過圖 8-4 預測的輸入噪聲系數為 9.0dB。該方法的另一個優點是有效噪聲增益 (NG) 會因設計中作為總 Rg 元件的一部分出現的源阻抗而降低。圖 8-3 的示例在 NG = 1 + 402 / (100 + 100) = 3 V/V 的條件下運行，在設計的 THS4541 部分中提供大于 300MHz 的 SSBW。通過將其與平衡-非平衡變壓器本身的 372MHz 相結合，可以在該 18dB 增益級中提供大于 200MHz 的頻率；或在低功耗、高動態范圍接口中提供大于 1.6GHz 的等效增益帶寬積。
圖 8-3 中的平衡-非平衡變壓器輸入的新增功能和注意事項包括：
- 其中許多平衡-非平衡變壓器都提供次級中心抽頭。使中心抽頭保持不連接狀態可實現出色的 HD2 抑制和直流偏置（不包括該中心抽頭和接地端之間連接的電容器）。
- 在使用懸空次級中心抽頭的情況下，輸入引腳共模電壓仍然等于輸出 Vocm 設置，因為輸出共模電壓沒有直流路徑來產生共模電流 (ICM)。