Şirket Blog About TI LMH32401IRGTR Programlanabilir Kazanç Tek Sonlu Farklı Çıkış Transimpedans Güçlendirici

TILMH32401IRGTRProgramlanabilir Kazanç Tek Sonlu Farklı Çıktı Transimpedans Güçlendirici

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.Tedarik/Recycle TILMH32401IRGTR¢ Tek uçlu girişle diferansiyel çıkış dönüşümü için tasarlanmış yüksek performanslı programlanabilir kazanç transimpedansa güçlendirici (PGA).Özellikle yüksek hızlı optik algılama ve sinyal işleme uygulamaları için tasarlanmış, programlanabilir kazanç, geniş bant genişliği, düşük gürültü ve olağanüstü performans sağlamak için yüksek entegrasyon kullanır.ve sinyal kesinliği ve yanıt hızı kritik olan yüksek hızlı optik iletişim, modern optoelektronik alıcı sistemleri için ideal bir ön uç amplifikasyon çözümü olarak hizmet eder.

I. ÇözümLMH32401IRGTRAygıt

LMH32401IRGTR temelde tek kanallı bir transimpedans amplifikatörüdür.Temel işlevi, fotodiyotlar gibi akım çıkış sensörleri tarafından üretilen zayıf akım sinyallerini yüksek hız ve düşük bozulma ile voltaj sinyallerine dönüştürmektirFarklı çıkış yapısı, değişen ışık yoğunluklarına veya sinyal amplituplarına uyum sağlamak için programlanabilir kazanç geçişini desteklerken, müdahale direncini arttırır.Kompakt bir 3 mm × 3 mm 16 pinli VQFN paketinde yerleştirilmiştir, cihaz yüksek yoğunluklu PCB düzenini kolaylaştırır.Endüstriyel sınıf ve seçkin otomotiv sınıfı uygulamalar için çevresel gereksinimleri karşılamak.

TI'nin yüksek hızlı amplifikatör serisinde kilit bir ürün olarak,LMH32401IRGTRYüksek frekanslı tepkiyi optimize etmeyi, gürültü performansını ve entegrasyonu önceliklendirir. Karmaşık çevresel devreler olmadan istikrarlı çalışmayı sağlayan birden fazla pratik fonksiyonel modülü içerir.Bu, düşük güç kontrolünü korurken sistem tasarımının karmaşıklığını ve maliyetini önemli ölçüde azaltır ve taşınabilir ve düşük güçli cihaz uygulamaları için uygun hale getirir.

II. Temel Teknik Parametreler ve Performans AvantajlarıLMH32401IRGTR

(1) Temel Teknik Parametreler

LMH32401IRGTR'nin performans parametreleri üç temel yetenek etrafında döner: yüksek hız, düşük gürültü ve programlanabilir kazanç.CPD=1pF, RL=100Ω, TA=25°C) gerçek dünya uygulama gereksinimlerine tam olarak uymaktadır:

- Programlanabilir Transimpedans Kazancı: 2kΩ ve 20kΩ kazanç geçişini 2kΩ varsayılan kazançla destekler.Kullanıcılar, değişen amplitudlu giriş akım sinyallerine uyum sağlamak için harici GAIN pin aracılığıyla esnek bir şekilde kazanç yapılandırabilir.

- Bant genişliği performansı: 2kΩ kazançta, kapalı döngü transimpedans bant genişliği 450MHz'ye ulaşır; 20kΩ kazançta bant genişliği 275MHz'dir, her ikisi de olağanüstü yüksek frekanslı yanıt yeteneği sunar;

- Gürültü Performansı: 2kΩ kazanımda, giriş referans gürültüsü sadece 250nARMS'tir; 20kΩ kazanımda, giriş referans gürültüsü 49nARMS'e düşer ve zayıf sinyaller için algılama doğruluğunu önemli ölçüde iyileştirir;

- Dönüştürme hızı: 2kΩ kazançta, yükseliş/yerinleme süresi 0.8ns kadar düşüktür; 20kΩ kazançta, yükseliş/yerinleme süresi 1.3ns olup, yüksek hızlı geçici sinyallerin yakalanmasını sağlar;

- Çıkış Özellikleri: Çıkış salınımı, 100Ω yükleri doğrudan tahrik edebilen 1.5VPP'ye ulaşır.Sinyal zinciri tasarımını basitleştirmek;

- Güç kaynağı ve güç tüketimi: 3V'den 3.45V'ye kadar bir gerilim aralığı ile tek güç kaynağı işleyişi, tipik güç kaynağı voltajı 3.3V, yaklaşık 30mA dinlenme akımı. Düşük güç modunu destekler;Enerji tasarrufu için boş çalışma sırasında EN pin ile devre dışı bırakılabilir..

- Ek parametreler: Giriş DC akım aralığı 60 ~ 72μA'ya kadar, tipik çıkış doğrusal tahrik akımı (sink/kaynak) 26.6mA, yaklaşık 21Ω'luk diferansiyel çıkış impedansı,ve mükemmel ortak mod reddetme oranı (CMRR).

(II) Temel Performans Avantajları

1Çoklu Senaryo Uyumluluk için Programlanabilir Kazanç

BuLMH32401IRGTRProgramlanabilir bir kazanç kontrol modülü içerir.Dış direncin değiştirilmesi veya devrenin yeniden tasarlanması gerekmeden 2kΩ ve 20kΩ kazanç ayarları arasında hızlı bir şekilde geçiş yapabilmektedirBu esneklik, değişen ışık yoğunlukları altında fotodeteksiyon senaryolarına uyarlanmayı mümkün kılar:2kΩ düşük kazanç modu sinyal doygunluğunu önler.- Zayıf giriş sinyalleri ile zayıf aydınlatma altında, 20kΩ yüksek kazanç moduna geçiş sinyal amplitudunu güçlendirir.- Düşük gürültü performansı zayıf sinyaller için algılama doğruluğunu sağlamaktadır.

2Yüksek frekanslı sinyali işlemek için yüksek hızlı, düşük gürültülü tasarım

BuLMH32401IRGTRYüksek hızlı optik elektronik sinyal işleme yönelik olarak optimize edilmiş, maksimum bant genişliği 450MHz ve hızlı anahtarlama hızı 0,8ns'dir.Yüksek frekanslı geçici akım sinyallerini Lidar ve yüksek hızlı optik iletişim gibi uygulamalarda önemli sinyal bozulması olmadan kolayca yakalar.Aynı zamanda, son derece düşük giriş referans gürültüsü (49 nARMS kadar düşük), çevresel gürültüyü ve cihaz kaynaklı müdahaleyi etkili bir şekilde bastırır.Sinyal-gürültü oranını (SNR) önemli ölçüde iyileştirmekBu, zayıf optoelektronik sinyallerin amplifikasyonu sırasında gürültü zorluklarını çözür, bu da zayıf ışık ortamlarında yüksek hassasiyetli algılama uygulamaları için özellikle uygundur.

3Tek uçlu Giriş-Diferansiyel Çıkış Mimarlığı, Önemli Gürültü Reddedimi

BuLMH32401IRGTRFarklı çıkış mimarisine tek uçlu giriş kullanır. Tek uçlu girişleri, fotodiyotlar gibi akım algılayıcı cihazlarla doğrudan bağlantı kurar.Ek sinyal dönüştürme devrelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırmakFarklı çıkış, sinyal iletim istikrarını arttırarak ortak mod gürültüsünü ve elektromanyetik müdahaleyi (EMI) etkili bir şekilde bastırır.Bu, özellikle uzun mesafe sinyal iletimi ve karmaşık elektromanyetik ortamlarda uygulamalar için uygundur.Ek olarak, diferansiyel çıkış, ek diferansiyel dönüşüm devreleri gerektirmeden bir ADC'nin diferansiyel giriş portunu doğrudan çalıştırabilir.ADC'nin örnekleme doğruluğunu artırarak sinyal zinciri tasarımının basitleştirilmesi.

4Yüksek Entegrasyon Sistem Tasarım Maliyetlerini Azaltır

BuLMH32401IRGTRkarmaşık harici bileşenler olmadan istikrarlı çalışmayı sağlayan çoklu pratik fonksiyonel modülleri içerir:

- Entegre 100mA koruyucu kilidi devre, geçici aşırı akım veya giriş aşırı yüklenmesinden kaynaklanan cihaz hasarını önlerken, aşırı yüklenme koşullarından hızlı bir şekilde toparlanmayı sağlar ve sistem sağlamlığını artırır.Entegre çevresel ışık iptal (ALC) devre, fotodiyotlar ve amplifikatörler arasındaki AC-koplama kondansatörlerini değiştirir, PCB düzen alanı tasarrufu ve sistem maliyetlerinin azaltılması. Bu devre, DC-birleştirilmiş gereksinimleri karşılamak için IDC_EN pin aracılığıyla devre dışı bırakılabilir;Entegre çıkış multipleks fonksiyonu, EN pininin düşük güç kontrolü yoluyla birden fazla LMH32401IRGTR cihazının tek bir ADC'ye multipleks edilmesini sağlar, sistem maliyetini ve ayak izini daha da azaltmak için çok kanallı sinyallerin zaman bölümü multipleksini kolaylaştırıyor.

5. Taşınabilir Uygulamalar için Düşük Güçlü Kontrol

BuLMH32401IRGTRdüşük güç modunu destekler. Güçlendirici kullanılmadığında, EN pin cihazı düşük güç durumuna koyabilir. Bu durum sırasında, çıkış pinleri yüksek impedans durumuna girer,statik akımı önemli ölçüde azaltmak ve gücü etkili bir şekilde korumakBu özellik, taşınabilir lazer mesafe ölçerleri ve el cihazında bulunan LiDAR sistemleri gibi düşük güçlü cihazlarla uyumluluk sağlar ve cihazın çalışma süresini uzatır.Yüksek impedans çıkış durumu, birden fazla cihazla multiplekslemeyi kolaylaştırır, sistem entegrasyonunu geliştirmek.

III. Ana fonksiyonel modüllerLMH32401IRGTR

(1) Programlanabilir Kazanç Kontrol Modülü

Programlanabilir kazanç kontrol modülü, LMH32401IRGTR'nin temel modüllerinden biridir.cihaz varsayılan 2kΩ kazanç modunda çalışır; GAIN pin yüksek çekildiğinde, 20kΩ kazanç moduna geçiyor.Dinamik olarak değişen ışık koşullarında kesintisiz sinyal iletimi ve sinyal koşullandırma gereksinimlerinin karşılanmasıBu entegre tasarım ek kazanç kontrol çipleri veya harici direnç ağlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.istikrarlı kazanç doğruluğunu sağlayarak ve kazanç üzerindeki sıcaklık kayma etkilerini en aza indirerek devre tasarımını basitleştirmek.

(II) Çevre Işığı İptal Modülü (ALC)

Çevre ışığı iptal modülü, optoelektronik algılama senaryoları için özel bir optimizasyondur.Güneş ışığı, iç aydınlatma), yoğun çevresel ışık nedeniyle amplifikatör çıkış doygunluğunun önlenmesi ve sistem dinamik aralığının arttırılması.Bu modül, geleneksel olarak fotodiyot ve amplifikatör arasında yerleştirilen AC-koplama kondansatörünü doğrudan değiştirebilir., PCB düzen alanı tasarrufu ve bileşen maliyetlerinin azaltılması. Bir uygulamada DC-koplama gerektiğinde, modül IDC_EN pin aracılığıyla devre dışı bırakılabilir,Çeşitli devre tasarımı ihtiyaçlarına esnek uyarlama sunarALC modülü, yüksek frekanslı sinyal iletimini etkilemeden geniş bir bant genişliğinde çalışır ve fotoelektrik sinyalin bütünlüğünü sağlar.

(3) Koruma Kısıtlama ve Düşük Güçlü Kontrol Modülü

Entegre 100mA koruma sıkıştırma devri, giriş aşırı yüklenmesi sırasında akım amplitudunu sınırlar ve amplifikatörün giriş ve çıkış aşamalarını hasardan korur.Aşırı yük koşullarında normal çalışmaya hızlı bir şekilde geri dönmeyi sağlar, sistemin güvenilirliğini ve istikrarını arttırır. Özellikle ani güçlü sinyal girişi oluşabilecek lidar gibi uygulamalar için uygundur.EN iğnesi yüksek çekildiğinde, cihaz yüksek impedans çıkışı ile düşük güç moduna girer. EN düğmesi düşük çekildiğinde, cihaz normal çalışır.Bu özellik, sadece güç tüketimini kontrol etmeyi değil, aynı zamanda çok kanallı sinyal elde etmeyi de kolaylaştırır.EN pininin zaman bölümü kontrolü ile, birden fazla amplifikatör, sistem donanım maliyetlerini ve güç tüketimini azaltarak çoklu hale getirilebilir.

(IV) Farklı çıkış sürücüsü modülü

Diferansiyel çıkış sürücü modülü, ek tampon güçlendirici gerektirmeden 100Ω yükü doğrudan yönlendirebilen 1.5Vpp çıkış salınımı olan yüksek salınımlı, yüksek hızlı bir tasarım kullanır.Modül mükemmel ortak mod reddetme oranı (CMRR) göstermektedir, sinyal iletim istikrarını arttırmak için etkili bir şekilde ortak mod gürültüsünü bastırır. Aynı zamanda, diferansiyel çıkış, ADC'lerin diferansiyel girişine doğrudan eşleşir,ADC örnekleme doğruluğunu artırmak için sinyal dönüşümü sırasında bozulma ve gürültü müdahalelerini en aza indirmekDüşük çıkış impedansı ve güçlü yük sürme yeteneği ile sürücü modülü, çeşitli aşağı akım devresi tasarımlarına adapte olmak için yüksek esneklik sunar.

IV.LMH32401IRGTRTipik Uygulama Devre

LMH32401IRGTR, tipik olarak LiDAR alıcılarında ve lazer menzil ölçerlerinde optoelektronik sinyalleri güçlendirmek için kullanılır.bir fotodiyot etrafında merkezlenmiş,LMH32401IRGTRÖzel tasarım yaklaşımı şöyle:

1. Giriş devresi: Fotodiyotun anodu topraklanırken, katodu LMH32401IRGTR'nin IN + pinine bağlanır. IN- pin bir referans seviyesine bağlanır (örneğin, GND veya sabit bir yanılsama voltajı),Tek uçlu bir giriş yapısı oluştururYüksek frekanslı gürültüyü bastırmak için küçük bir kondansatör paralel olarak fotodiyoda bağlanır.

2. Kazanç Kontrolü: Gain pini, 20kΩ veya 2kΩ sabit kazanç konfigürasyonlarına ulaşmak için bir direnç aracılığıyla VDD (3.3V) veya GND'ye bağlanır.GAIN pin, yazılım kontrolü için bir MCU GPIO pinine bağlanabilir.

3. Fonksiyon Etkinleştir: EN pin, sistemin gereksinimlerine göre cihazın aktif / düşük güç modunu kontrol etmek için bir MCU GPIO pinine bağlanır.Çevre ışığının bastırılmasını ve çevre ışığının müdahalesinin önlenmesini sağlamak için IDC_EN iğnesi yüksek bir şekilde çekilmelidir..

4. Güç ve Yer: VDD1 ve VDD2 her ikisi de 3.3V bir güç kaynağına bağlıdır. Güç kaynağı gürültüsünü bastırmak için güç düğmelerinin yakınında paralel olarak 0.1μF ve 10μF bir koplama kondansatörü bağlanır.GND pin tek nokta topraklama kullanır ve toprak döngüsü gürültüsünü azaltmak için fotodiyotun toprak terminaline bağlanır.

5. Çıkış devresi: OUT + ve OUT- doğrudan ADC'nin diferansiyel giriş pinlerine bağlanır.Eğer ADC tek uçlu giriş kullanıyorsaBağlantı için diferansiyel-tek uçlu dönüşüm devresinden kullanılabilir.

V.LMH32401IRGTRUygulama Senaryoları

Yüksek hızını, düşük gürültüsünü, programlanabilir kazancını ve yüksek entegrasyonunu kullanarak,LMH32401IRGTRÖncelikle yüksek hızlı optoelektronik algılama ve sinyal işleme uygulamalarını hedefliyor:

- LiDAR: Alıcılar için ön uç bir amplifikatör olarak çalışır, fotodetektorlardan gelen zayıf akım sinyallerini güçlendirir. Otomobil LiDAR ve endüstriyel LiDAR uygulamaları için uygundur,Yüksek hızlı mesafe algılamasını sağlayan.

- Lazer Uzaylama Sistemleri: Elde tutulabilen lazer uzay ölçerleri ve endüstriyel lazer uzaylama ekipmanları ile uyumludur.lazerlerden yansıyan zayıf fotoelektrik sinyallerin amplifikasyonu, aralıklı doğruluğu ve yanıt hızını artırmak için.

- Yüksek Hızlı Optik İletişim: Fiber optik alıcı modülleri (ROSA'lar) için ön uç bir amplifikatör olarak hizmet eder ve fotodiyotlardan gelen zayıf akım sinyallerini güçlendirir.Yüksek hızlı optik modüller için uygundur, fiber optik alıcılar ve benzer ekipman;

- Endüstriyel Otomasyon Fotoelektrik Algılama: Endüstriyel sensörler için sinyalleri güçlendirir (örneğin, fotoelektrik anahtarlar, fotoelektrik kodlayıcılar), yüksek hızlı,Yüksek hassasiyetli endüstriyel denetim senaryoları;

- Tıbbi ve bilimsel ekipman: PET tarayıcıları, optik tutarlılık tomografisi (OCT), yüksek hızlı spektrometrelerle uyumludur,zayıf optoelektronik sinyalleri güçlendirmek ve koşullandırmak için benzer cihazlar;

- 3 boyutlu algılama ve barkod taraması: 3 boyutlu kameralar ve barkod tarayıcıları için optoelektronik sinyalleri işliyor, algılama doğruluğunu ve yanıt hızını arttırıyor.

VIII.LMH32401IRGTRÖzet

TI LMH32401IRGTR, yüksek hızlı optoelektronik algılama senaryoları için özel olarak tasarlanmış programlanabilir bir kazanç transimpedansa güçlendirici.yüksek entegrasyon2kΩ ve 20kΩ arasında programlanabilir kazanç geçişini destekler, tek uçlu girişleri diferansiyel çıkışlara dönüştürür,ve çevresel ışık iptal gibi pratik modülleri içerir, koruma sıkıştırma ve düşük güç kontrolü. Karmaşık çevresel devreler olmadan istikrarlı bir işleyişe ulaşır. Maksimum bant genişliği 450MHz, minimum giriş referans gürültüsü 49nARMS,ve en hızlı anahtarlama hızı 0.8ns, Lidar, lazer uzantısı, yüksek hızlı optik iletişim ve endüstriyel fotoelektrik algılama gibi orta ve yüksek seviye uygulamalara mükemmel bir şekilde uygundur.Modern optoelektronik alıcı sistemler için tercih edilen ön uç amplifikasyon çözümü olarak duruyor.