Блог компании TI LMH32401IRGTR Программируемый усилитель дифференциального выходного трансимпеданса

ТИLMH32401IRGTRПрограммируемый одноконтурный дифференциальный амплификатор трансимпеданции выхода

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.Поставки/переработки TILMH32401IRGTR¢ высокопроизводительный программируемый усилитель трансимпедантности (PGA), предназначенный для преобразования одноконтактного входа в дифференциальный выход.Специально предназначенные для высокоскоростного оптического обнаружения и обработки сигналов, он использует программируемую прибыль, широкую полосу пропускания, низкий уровень шума и высокую интеграцию для обеспечения исключительной производительности.и высокоскоростной оптической связи, где точность сигнала и скорость ответа являются критическими, он служит идеальным решениями для усиления для современных оптико-электронных приемников.

I. Основной обзорLMH32401IRGTRУстройство

LMH32401IRGTR - это одноканальный трансимпедантный усилитель.Его основная функция заключается в преобразовании слабых сигналов тока, генерируемых датчиками токового выхода, такими как фотодиоды, в сигналы напряжения с высокой скоростью и низким искажениемЕго дифференциальная выходная структура повышает сопротивление помехам, поддерживая при этом программируемое переключение усилий для адаптации к приложениям с различной интенсивностью света или амплитудой сигнала.Установлен в компактном пакете VQFN 3×3 мм с 16 булавками, устройство облегчает размещение высокой плотности ПКБ. Его рабочий диапазон температуры составляет от -40°C до 125°C,удовлетворение экологических требований для промышленного класса и отдельных автомобильных приложений.

В качестве ключевого продукта в серии высокоскоростных усилителей TILMH32401IRGTRОн включает в себя несколько практичных функциональных модулей, обеспечивающих стабильную работу без сложных периферийных схем..Это значительно снижает сложность конструкции системы и ее стоимость при сохранении контроля низкой мощности, что делает ее подходящей для портативных и низкомощных устройств.

II. Основные технические параметры и преимущества производительностиLMH32401IRGTR

(1) Основные технические параметры

Параметры производительности LMH32401IRGTR вращаются вокруг трех основных возможностей: высокой скорости, низкого шума и программируемого усиления.CPD=1pF, RL=100Ω, TA=25°C) точно соответствуют требованиям реального применения:

- Программируемая трансимпедансная прибыль: поддерживает переключение прибыли 2kΩ и 20kΩ с прибылью по умолчанию 2kΩ.Пользователи могут гибко настраивать усиление через внешний пин GAIN для размещения входных сигналов тока различной амплитуды.

- Пропускная способность полосы: при увеличении 2kΩ пропускная способность трансимпеданции в замкнутом цикле достигает 450 МГц; при увеличении 20kΩ пропускная способность составляет 275 МГц, оба обеспечивают исключительную высокочастотную способность ответа;

- производительность шума: при увеличении 2kΩ, входный референтный шум составляет только 250nARMS; при увеличении 20kΩ, входный референтный шум падает до 49nARMS, значительно улучшая точность обнаружения слабых сигналов;

- Скорость переключения: при увеличении 2kΩ время подъема/падения составляет всего 0,8ns; при увеличении 20kΩ время подъема/падения составляет 1,3ns, что позволяет улавливать высокоскоростные транзиторные сигналы;

- характеристики выхода: выходной свинг достигает 1,5 VPP, способный напрямую управлять 100Ω нагрузками. дифференциальная структура выхода поддерживает прямое соединение с ADC (аналого-цифровыми преобразователями),упрощение конструкции цепочки сигналов;

- Электроснабжение и энергопотребление: работа с одним источником питания с диапазоном напряжения от 3 до 3,45 В, типичное напряжение питания 3,3 В, тихий ток около 30 мА. Поддерживает режим низкой мощности;может быть отключен через пин EN во время простоя, чтобы сэкономить энергию.

- Дополнительные параметры: диапазон входного тока постоянного тока до 60 ~ 72μA, типичный выходный линейный ток привода (погрузчик / источник) 26,6mA, дифференциальное выходное импеданс приблизительно 21Ω,и отличный коэффициент отторжения общего режима (CMRR).

(II) Основные преимущества производительности

1. Программируемые преимущества для адаптации к нескольким сценариям

ВLMH32401IRGTRвключает программируемый модуль управления усилением.позволяет быстро переключаться между установками усиления 2kΩ и 20kΩ без необходимости замены внешнего резистора или перепроектирования схемыЭта гибкость позволяет адаптироваться к сценариям фотодетекции при различной интенсивности света:режим с низким приростом 2kΩ предотвращает насыщение сигнала- При слабом освещении с слабыми входными сигналами переключение на режим высокого прироста 20kΩ усиливает амплитуду сигнала.- Низкий уровень шума обеспечивает точность обнаружения слабых сигналов.

2Дизайн высокой скорости и низкого шума для оптимизированной обработки высокочастотного сигнала

ВLMH32401IRGTRспециально оптимизирован для высокоскоростной обработки оптико-электронных сигналов, с максимальной пропускной способностью 450 МГц и скоростью быстрого переключения 0,8 нс,Он легко улавливает высокочастотные сигналы транзиторного тока в таких приложениях, как лидар и высокоскоростные оптические связи без значительного искажения сигнала.Одновременно его чрезвычайно низкий входный референтный шум (до 49 nARMS) эффективно подавляет шум окружающей среды и помехи, вызванные устройством.значительное улучшение соотношения сигнал-шум (SNR)Это решает проблемы с шумом при усилении слабых оптоэлектронных сигналов, что делает его особенно подходящим для высокоточных приложений обнаружения в условиях слабой освещенности.

3. Одноконтактная архитектура ввода на дифференциальный выход с выдающимся отказом от шума

ВLMH32401IRGTRиспользует одноконтактный вход в дифференциальную архитектуру выхода. Его одноконтактный вход напрямую взаимодействует с устройствами для обнаружения тока, такими как фотодиоды,исключение необходимости в дополнительных схемах преобразования сигналаДифференциальный выход эффективно подавляет шум общего режима и электромагнитные помехи (EMI), повышая стабильность передачи сигнала.Это делает его особенно подходящим для передачи сигнала на большие расстояния и применения в сложных электромагнитных средах.Кроме того, дифференциальный выход может напрямую управлять дифференциальным входным портом ADC без необходимости дополнительной дифференциальной конверсионной схемы,упрощение конструкции цепочки сигналов при одновременном повышении точности отбора проб ADC.

4Высокая интеграция снижает затраты на разработку системы

ВLMH32401IRGTRвключает в себя несколько практичных функциональных модулей, позволяющих стабильную работу без сложных внешних компонентов:

- Интегрированная схема защитного сцепления 100mA предотвращает повреждение устройства от перехода перенапряжения или входной перегрузки, позволяя быстро восстановиться после перегрузки, повышая надежность системы.Интегрированная схема аннулирования окружающего света (ALC) заменяет конденсаторы переменного тока между фотодиодами и усилителямиЭта схема может быть отключена с помощью пин IDC_EN для удовлетворения потребностей в постоянном токе;Интегрированная функциональность мультиплексирования вывода позволяет мультиплексировать несколько устройств LMH32401IRGTR в один ADC через управление низкой мощностью пин EN, облегчает мультиплексирование многоканальных сигналов с временным разделением для дальнейшего сокращения сетевых затрат и влияния.

5Управление низкой мощностью для портативных приложений

ВLMH32401IRGTRподдерживает режим низкой мощности. Когда усилитель не используется, пин EN может поместить устройство в состояние низкой мощности. Во время этого состояния выходные пин входят в состояние высокого импеданса,значительное уменьшение статического тока и эффективное сохранение мощностиЭта функция позволяет совместимость с низкомощными устройствами, такими как портативные лазерные дальномеры и портативные системы LiDAR, увеличивая время работы устройства.состояние выхода высокой импеданции облегчает мультиплексирование с несколькими устройствами, улучшая интеграцию систем.

III. Ключевые функциональные модулиLMH32401IRGTR

(1) Программируемый модуль управления увеличением

Программируемый модуль управления усилением является одним из основных модулей LMH32401IRGTR.Устройство работает в режиме усиления 2kΩ по умолчанию; когда шприц GAIN высоко затягивается, он переключается на режим усиления 20kΩ. Процесс переключения усиления быстрый и без сбоев,обеспечение бесперебойной передачи сигнала и выполнение требований к кондиционированию сигнала при динамически изменяющихся условиях освещенияЭта интегрированная конструкция исключает необходимость в дополнительных чипах управления усилением или внешних сетях резисторов.упрощение проектирования цепей при одновременном обеспечении стабильной точности придания и минимизации воздействия температурного дрейфа на придание.

II) Модуль отключения окружающего света (ALC)

Модуль аннулирования окружающего света является специализированной оптимизацией для оптоэлектронных сценариев обнаружения. Он динамически компенсирует компоненты постоянного тока, генерируемые фоновым окружающим светом (например,солнечный свет, освещение помещений), предотвращая насыщение выхода усилителя, вызванное интенсивным освещением окружающей среды, и увеличивая динамический диапазон системы.Этот модуль может напрямую заменить конденсатор переменного тока, традиционно размещенный между фотодиодом и усилителем, экономия пространства на схеме PCB и снижение затрат на компоненты.предлагает гибкую адаптацию к различным потребностям в проектировании цепейМодуль ALC работает на широкой полосе передачи сигналов без влияния на высокочастотную передачу, обеспечивая целостность фотоэлектрического сигнала.

(3) Защитная застежка и модуль управления малой мощностью

Интегрированная защитная цепная схема 100mA ограничивает амплитуду тока во время входной перегрузки, защищая входные и выходные этапы усилителя от повреждения.Он позволяет быстро восстановить нормальную работу в условиях перегрузкиМодуль управления низкой мощностью управляется через пин EN.Когда штифт EN подтянут высоко, устройство переходит в режим низкой мощности с высокой импеданцией.Эта функция не только позволяет контролировать потребление энергии, но и облегчает получение многоканального сигналаС помощью контроля времени разделения пин EN, несколько усилителей могут быть мультиплексированы, снижая затраты на аппаратное обеспечение системы и потребление энергии.

(IV) Дифференциальный модуль драйвера выходной мощности

Дифференциальный выходной драйвер использует высококоскоростную конструкцию с высоким колебанием выхода 1,5 Vpp, способную напрямую управлять нагрузкой 100Ω без необходимости дополнительных буферных усилителей.Модуль демонстрирует превосходное отношение отторжения общего режима (CMRR), эффективно подавляя шум общего режима для повышения стабильности передачи сигнала.минимизация искажений и помех шума во время преобразования сигнала для улучшения точности отбора проб ADCБлагодаря низкой выходной импеданции и сильной способности к управлению нагрузкой, модуль драйвера предлагает высокую гибкость для адаптации к различным схемам.

IV.LMH32401IRGTRТипичная схема применения

LMH32401IRGTR обычно используется для усиления оптоэлектронных сигналов в приемниках LiDAR и лазерных дальномерах.с центром вокруг фотодиода,LMH32401IRGTRСпецифический подход к проектированию таков:

1. Входной контур: анод фотодиода заземлен, а его катод соединяется с пином IN+ LMH32401IRGTR.образующий однокончательную структуру вводаНебольшой конденсатор соединен параллельно через фотодиод для подавления высокочастотного шума.

2. Управление усилением: штифт GAIN подключается к VDD (3.3V) или GND через резистор для достижения фиксированной конфигурации усиления 20kΩ или 2kΩ.пин GAIN может быть подключен к пин MCU GPIO для управления программным обеспечением.

3. Функция включена: пин EN подключается к пину MCU GPIO для управления режимом активного/низкомощного устройства на основе системных требований.Пин IDC_EN должен быть поднят высоко, чтобы обеспечить подавление света окружающей среды и предотвратить помехи от окружающего света..

4. Сила и заземление: VDD1 и VDD2 подключены к источнику питания 3,3 В. Конденсатор разъединения 0,1 мкФ и 10 мкФ подключен параллельно возле пинов питания для подавления шума источника питания.Пин GND использует одноточечное заземление и подключен к наземному терминалу фотодиода для уменьшения шума наземного цикла.

5. Выходная схема: OUT + и OUT- подключаются непосредственно к дифференциальным входным булавам ADC. Референтное напряжение ADC настроено так, чтобы соответствовать VOCM булаву LMH32401IRGTR для обеспечения совместимости сигнала.Если ADC использует одноконтактный вход, для подключения может использоваться дифференциальная к одноконтактной конверсионная схема.

В.LMH32401IRGTRСценарии применения

Используя высокую скорость, низкий уровень шума, программируемую прибавку и высокую интеграцию,LMH32401IRGTRв первую очередь предназначен для высокоскоростных оптико-электронных приложений обнаружения и обработки сигналов, включая:

- LiDAR: служит фронтальным усилителем для приемников, усиливающим слабые сигналы тока от фотодетекторов.позволяющий высокоскоростное обнаружение расстояния.

- Системы лазерного дистанцирования: совместимы с портативными лазерными дальномерами и промышленных лазерных дальномеров,усиление слабых фотоэлектрических сигналов, отражаемых лазерами, для повышения точности диапазона и скорости ответа.

- высокоскоростные оптические связи: служит передним усилителем для модулей приемников волоконно-оптических (ROSA), усиливающих слабые сигналы тока от фотодиодов.Подходит для высокоскоростных оптических модулей, оптоволоконные приемопередатчики и аналогичное оборудование;

- Промышленная автоматизация фотоэлектрическое обнаружение: усиливает сигналы для промышленных датчиков (например, фотоэлектрические переключатели, фотоэлектрические кодеры), обслуживая высокоскоростные,высокоточные сценарии промышленной инспекции;

- Медицинское и научное оборудование: совместимо с ПЭТ-сканерами, оптической когерентной томографией (OCT), высокоскоростными спектрометрами,и аналогичные устройства для усиления и кондиционирования слабых оптоэлектронных сигналов;

- 3D-сенсирование и сканирование штрих-кодов: обрабатывает оптоэлектронные сигналы для 3D-камер и сканеров штрих-кодов, улучшая точность обнаружения и скорость ответа.

VIII.LMH32401IRGTRРезюме

TI LMH32401IRGTR - это программируемый усилитель трансимпедантности, специально разработанный для высокоскоростных оптоэлектронных сценариев обнаружения.высокая интеграция, и высокая гибкость. √ Он поддерживает программируемое переключение усиления между 2kΩ и 20kΩ, преобразует одноконтурные входы в дифференциальные выходы,и включает в себя практичные модули, такие как отключение окружающего светаС максимальной пропускной способностью 450 МГц, минимальным уровнем входного шума 49 нАРМС,и максимальная скорость переключения 0.8ns, идеально подходит для средних и высоких приложений, таких как лидар, лазерный диапазон, высокоскоростная оптическая связь и промышленное фотоэлектрическое обнаружение.это предпочтительное решение переднего усиления для современных оптико-электронных систем приема.