Blog dell'azienda TI LMH32401IRGTR Amplificatore di trasimpedenza di uscita differenziale a fine singolo a guadagno programmabile

TILMH32401IRGTRAmplificatore di trasimpedenza di uscita differenziale a fine singolo a guadagno programmabile

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.Forniture/riciclaggio TILMH32401IRGTRUn amplificatore di trasimpedenza di guadagno programmabile ad alte prestazioni (PGA) progettato per la conversione da ingresso singolo a uscita differenziale.con una lunghezza massima di 20 mm o più ma non superiore a 50 mm, sfrutta il guadagno programmabile, l'ampiezza di banda, il basso rumore e l'elevata integrazione per fornire prestazioni eccezionali.e comunicazioni ottiche ad alta velocità in cui la precisione del segnale e la velocità di risposta sono critiche, funge da soluzione di amplificazione front-end ideale per i moderni sistemi di ricevitori optoelettronici.

I. Vista d'insieme dei principali aspetti dellaLMH32401IRGTRDispositivo

Il LMH32401IRGTR è fondamentalmente un amplificatore di transimpedenza a canale singolo.La sua funzione principale è quella di convertire i segnali di corrente debole generati dai sensori di uscita di corrente come i fotodiodi in segnali di tensione ad alta velocità e bassa distorsioneLa sua struttura di uscita differenziale migliora la resistenza alle interferenze, supportando al contempo la commutazione di guadagno programmabile per adattarsi alle applicazioni con variabili intensità luminose o amplitudini del segnale.Alloggiato in un pacchetto compatto VQFN da 16 pin da 3 mm × 3 mm, il dispositivo facilita l'impostazione di PCB ad alta densità.soddisfacendo i requisiti ambientali per applicazioni industriali e selezionate per l'automotive.

Come prodotto chiave della serie di amplificatori ad alta velocità di TI, ilLMH32401IRGTRIl sistema è dotato di un'ampia gamma di componenti, che forniscono una risposta ad alta frequenza ottimizzata, prestazioni di rumore e integrazione..Ciò riduce significativamente la complessità e il costo della progettazione del sistema mantenendo il controllo a bassa potenza, rendendolo adatto per applicazioni di dispositivi portatili e a bassa potenza.

II. Parametri tecnici fondamentali e vantaggi prestazionaliLMH32401IRGTR

(1) Parametri tecnici fondamentali

I parametri di prestazione del LMH32401IRGTR ruotano attorno a tre caratteristiche principali: alta velocità, basso rumore e guadagno programmabile.CPD=1pF, RL=100Ω, TA=25°C) corrispondono con precisione ai requisiti delle applicazioni reali:

- Guadagno di transimpedenza programmabile: supporta la commutazione di guadagno di 2kΩ e 20kΩ con un guadagno predefinito di 2kΩ.Gli utenti possono configurare in modo flessibile il guadagno tramite il pin GAIN esterno per accogliere segnali di corrente di ingresso di varie ampiezze.

- Prestazioni di larghezza di banda: a 2 kΩ di guadagno, la larghezza di banda di transimpedenza a circuito chiuso raggiunge i 450 MHz; a 20 kΩ di guadagno, la larghezza di banda è di 275 MHz, entrambi offrendo eccezionali capacità di risposta ad alta frequenza;

- prestazioni di rumore: a 2 kΩ di guadagno, il rumore di riferimento di ingresso è di soli 250 nARMS; a 20 kΩ di guadagno, il rumore di riferimento di ingresso scende a 49 nARMS, migliorando significativamente la precisione di rilevamento per i segnali deboli;

- Velocità di commutazione: a 2 kΩ di guadagno, il tempo di aumento/cascata è inferiore a 0,8ns; a 20 kΩ di guadagno, il tempo di aumento/cascata è di 1,3ns, consentendo la cattura di segnali transitori ad alta velocità;

- Caratteristiche di uscita: oscillazione di uscita raggiunge 1,5 VPP, in grado di guidare direttamente carichi di 100Ω.semplificazione della progettazione della catena del segnale;

- alimentazione e consumo di energia: funzionamento a alimentazione singola con una gamma di tensione da 3V a 3,45V, tensione di alimentazione tipica di 3,3V, corrente quieta di circa 30mA. Supporta la modalità a bassa potenza;può essere disattivato tramite il pin EN durante il funzionamento a vuoto per risparmiare energia.

- Parametri aggiuntivi: portata di corrente continua di ingresso fino a 60 ~ 72μA, corrente lineare di uscita tipica (sink/sorgente) di 26,6 mA, impedenza di uscita differenziale di circa 21Ω,e ottimo rapporto di rigetto in modalità comune (CMRR).

(II) Vantaggi di base per le prestazioni

1. Guadagno programmabile per l'adattabilità a più scenari

IlLMH32401IRGTRincorpora un modulo di controllo del guadagno programmabile.consente un rapido passaggio tra impostazioni di guadagno da 2kΩ a 20kΩ senza necessità di sostituzione di una resistenza esterna o di riprogettazione di un circuitoQuesta flessibilità consente l'adattamento a scenari di fotodetezione in diverse intensità luminose:la modalità a basso guadagno di 2kΩ impedisce la saturazione del segnale. - In condizioni di scarsa illuminazione con segnali di ingresso deboli, il passaggio alla modalità ad alto guadagno di 20 kΩ amplifica l'ampiezza del segnale.- Le prestazioni a basso rumore assicurano che la precisione di rilevamento dei segnali deboli rimanga intatta.

2Progettazione ad alta velocità e a basso rumore per un'ottimizzazione dell'elaborazione del segnale ad alta frequenza

IlLMH32401IRGTRè specificamente ottimizzato per l'elaborazione di segnali optoelettronici ad alta velocità, con una larghezza di banda massima di 450 MHz e una velocità di commutazione veloce di 0,8ns,cattura senza sforzo segnali di corrente transiente ad alta frequenza in applicazioni come il lidar e le comunicazioni ottiche ad alta velocità senza distorsioni significative del segnaleAllo stesso tempo, il suo rumore di riferimento di ingresso estremamente basso (fino a 49 nARMS) sopprime efficacemente il rumore ambientale e le interferenze indotte dal dispositivo.miglioramento significativo del rapporto segnale/rumore (SNR)Questo risolve i problemi di rumore durante l'amplificazione di segnali optoelettronici deboli, rendendolo particolarmente adatto per applicazioni di rilevamento ad alta precisione in ambienti a scarsa luminosità.

3. Architettura di ingresso a uscita differenziale a fine singolo con eccezionale rigetto del rumore

IlLMH32401IRGTRutilizza un ingresso a una sola estremità per l'architettura di uscita differenziale.eliminando la necessità di circuiti di conversione del segnale aggiuntiviL'uscita differenziale sopprime efficacemente il rumore in modalità comune e le interferenze elettromagnetiche (EMI), migliorando la stabilità della trasmissione del segnale.Questo lo rende particolarmente adatto per la trasmissione di segnali a lunga distanza e le applicazioni in ambienti elettromagnetici complessiInoltre, l'uscita differenziale può azionare direttamente la porta di ingresso differenziale di un ADC senza richiedere ulteriori circuiti di conversione differenziale,semplificare la progettazione della catena del segnale migliorando al contempo la precisione del campionamento dell'ADC.

4Un' elevata integrazione riduce i costi di progettazione del sistema

IlLMH32401IRGTRincorporano molteplici moduli funzionali pratici, che consentono un funzionamento stabile senza componenti esterni complessi:

- Un circuito integrato di pinza di protezione da 100 mA previene danni al dispositivo da sovraccarico transitorio o sovraccarico di ingresso, consentendo al contempo un rapido recupero dalle condizioni di sovraccarico, migliorando la robustezza del sistema.Il circuito integrato di cancellazione della luce ambiente (ALC) sostituisce i condensatori di accoppiamento CA tra fotodiodi e amplificatoriQuesto circuito può essere disattivato tramite il pin IDC_EN per soddisfare i requisiti di accoppiamento a corrente continua;Funzionalità di multiplexing di uscita integrata consente di multiplexare più dispositivi LMH32401IRGTR a un singolo ADC tramite il controllo a bassa potenza del pin EN, agevolando il multiplexing a divisione temporale di segnali multicanale per ridurre ulteriormente i costi e l'impronta del sistema.

5Controllo a bassa potenza per applicazioni portatili

IlLMH32401IRGTRsupporta una modalità a bassa potenza. Quando l'amplificatore non è in uso, il pin EN può mettere il dispositivo in uno stato a bassa potenza. Durante questo stato, i pin di uscita entrano in una condizione ad alta impedenza,riducendo significativamente la corrente statica e conservando efficacemente la potenza. Questa funzione consente la compatibilità con dispositivi a bassa potenza come telemetri laser portatili e sistemi LiDAR portatili, prolungando il tempo di esecuzione del dispositivo.lo stato di uscita ad alta impedenza facilita il multiplexing con dispositivi multipli, migliorando l'integrazione dei sistemi.

III. Moduli funzionali chiaveLMH32401IRGTR

(1) Modulo di controllo del guadagno programmabile

Il modulo di controllo del guadagno programmabile è uno dei moduli principali del LMH32401IRGTR.il dispositivo funziona nella modalità di guadagno 2kΩ predefinitaIl processo di commutazione del gain è rapido e privo di guasti.garantire la trasmissione ininterrotta del segnale e soddisfare i requisiti di condizionamento del segnale in condizioni luminose dinamicamente mutevoliQuesta progettazione integrata elimina la necessità di chip di controllo di guadagno aggiuntivi o reti di resistenza esterne.semplificare la progettazione del circuito garantendo al contempo una precisione di guadagno stabile e riducendo al minimo gli effetti della deriva di temperatura sul guadagno.

(II) Modulo di cancellazione della luce ambiente (ALC)

Il modulo di cancellazione della luce ambiente è un'ottimizzazione specializzata per scenari di rilevamento optoelettronici.luce solare, illuminazione interna), impedendo la saturazione dell'uscita dell'amplificatore causata da un'intensa luce ambientale e aumentando l'intervallo dinamico del sistema.Questo modulo può sostituire direttamente il condensatore di accoppiamento CA tradizionalmente collocato tra il fotodiodo e l'amplificatore, risparmiando spazio nel layout del PCB e riducendo i costi dei componenti. Quando è necessario un accoppiamento DC in un'applicazione, il modulo può essere disattivato tramite il pin IDC_EN,offrendo un adattamento flessibile alle diverse esigenze di progettazione dei circuitiIl modulo ALC opera su un'ampia larghezza di banda senza compromettere la trasmissione del segnale ad alta frequenza, garantendo l'integrità del segnale fotoelettrico.

(3) Blocco di protezione e modulo di controllo a bassa potenza

Il circuito di serraggio di protezione integrato da 100 mA limita l'ampiezza della corrente durante il sovraccarico di ingresso, salvaguardando gli stadi di ingresso e di uscita dell'amplificatore dai danni.Permette un rapido ripristino del normale funzionamento in condizioni di sovraccaricoIl modulo di controllo a bassa potenza è gestito tramite il pin EN.Quando il perno EN è tirato in alto, il dispositivo entra in modalità a bassa potenza con uscita ad alta impedenza.Questa caratteristica non solo consente il controllo del consumo di energia, ma facilita anche l'acquisizione di segnali multicanaleAttraverso il controllo della divisione temporale del pin EN, è possibile multiplexare più amplificatori, riducendo i costi hardware del sistema e il consumo di energia.

(IV) Modulo del driver di uscita differenziale

Il modulo driver di uscita differenziale utilizza una progettazione ad alta oscillazione ad alta velocità con un oscillato di uscita di 1,5 Vpp, in grado di guidare direttamente un carico di 100Ω senza richiedere amplificatori tampone aggiuntivi.Il modulo presenta un eccellente rapporto di rigetto in modalità comune (CMRR), sopprimendo efficacemente il rumore in modalità comune per migliorare la stabilità della trasmissione del segnale.ridurre al minimo le distorsioni e le interferenze acustiche durante la conversione del segnale per migliorare la precisione del campionamento ADC;. Con una bassa impedenza di uscita e una forte capacità di guida del carico, il modulo del driver offre una grande flessibilità per adattarsi a vari progetti di circuiti a valle.

IV.LMH32401IRGTRCircuito di applicazione tipico

Il LMH32401IRGTR è tipicamente utilizzato per amplificare i segnali optoelettronici nei ricevitori LiDAR e nei telemetri laser.con centro attorno a un fotodiodo,LMH32401IRGTR, e alcuni componenti periferici.

1. Circuito di ingresso: l'anodo del fotodiodo è messa a terra, mentre il suo catodo si collega al pin IN + del LMH32401IRGTR. Il pin IN si collega a un livello di riferimento (ad esempio, GND o una tensione di bias fissa),formando una struttura di input a un solo estremoUn piccolo condensatore è collegato in parallelo attraverso il fotodiodo per sopprimere il rumore ad alta frequenza.

2Controllo del guadagno: il pin GAIN si collega a VDD (3.3V) o GND tramite una resistenza per ottenere configurazioni di guadagno fisse di 20kΩ o 2kΩ.il pin GAIN può essere collegato a un pin MCU GPIO per il controllo del software.

3. Abilitazione della funzione: il pin EN si collega a un pin GPIO MCU per controllare la modalità attiva/a bassa potenza del dispositivo in base ai requisiti del sistema.Il pin IDC_EN deve essere tirato in alto per consentire la soppressione della luce ambiente ed evitare interferenze da parte della luce ambiente.

4. Potenza e Terra: VDD1 e VDD2 sono entrambi collegati a un alimentatore da 3,3 V. Un condensatore di decoppiamento da 0,1 μF e 10 μF è collegato in parallelo vicino ai pin di alimentazione per sopprimere il rumore dell'alimentazione.Il pin GND utilizza un singolo punto di messa a terra ed è collegato al terminale di terra del fotodiodo per ridurre il rumore del circuito di terra.

5. Circuito di uscita: OUT+ e OUT- si collegano direttamente ai pin di ingresso differenziale dell'ADC. La tensione di riferimento dell'ADC è configurata per corrispondere al pin VOCM dell'LMH32401IRGTR per garantire la compatibilità del segnale.Se l'ADC utilizza l'input a fine singolo, un circuito di conversione da differenziale a singolo può essere utilizzato per la connessione.

V.LMH32401IRGTRScenari di applicazione

Sfruttando l'elevata velocità, il basso rumore, il guadagno programmabile e l'elevata integrazione, ilLMH32401IRGTRsi rivolge principalmente a applicazioni di rilevamento optoelettronica ad alta velocità e di elaborazione del segnale, tra cui:

- LiDAR: serve come amplificatore front-end per i ricevitori, amplificando i segnali di corrente deboli dei fotodetettori.che consentono il rilevamento della distanza ad alta velocità.

- sistemi di misurazione laser: compatibili con telemetri laser portatili e apparecchiature industriali di misurazione laser;amplificando i segnali fotoelettrici deboli riflessi dai laser per migliorare la precisione e la velocità di risposta.

- Comunicazioni ottiche ad alta velocità: funge da amplificatore per i moduli ricevitori a fibra ottica (ROSA), amplificando i segnali di corrente deboli dei fotodiodi.Confezionato per la produzione di apparecchiature per la trasmissione elettronica, trasmettitori a fibra ottica e apparecchiature simili;

- Automazione industriale: rilevazione fotoelettrica: amplifica i segnali per sensori industriali (ad esempio interruttori fotoelettrici, codificatori fotoelettrici), che si rivolgono a velocità elevate,scenari di ispezione industriale ad alta precisione;

- attrezzature mediche e scientifiche: compatibili con scanner PET, tomografia a coerenza ottica (OCT), spettrometri ad alta velocità,con una lunghezza massima di 20 mm o più ma non superiore a 50 mm;

- Sensori 3D e scansione di codici a barre: elabora segnali optoelettronici per telecamere 3D e scanner di codici a barre, migliorando la precisione di rilevamento e la velocità di risposta.

VIII.LMH32401IRGTRRiassunto

Il TI LMH32401IRGTR è un amplificatore di transimpedenza di guadagno programmabile specificamente progettato per scenari di rilevamento optoelettronici ad alta velocità.elevata integrazione, e elevata flessibilità.Sostiene la commutazione di guadagno programmabile tra 2kΩ e 20kΩ, converte gli ingressi a singolo termine in uscite differenziali,e incorpora moduli pratici come la cancellazione della luce ambienteCon una larghezza di banda massima di 450 MHz, rumore minimo di riferimento di ingresso di 49nARMS,e velocità di commutazione più veloce di 0.8ns, si adatta perfettamente alle applicazioni di fascia media-alta come il lidar, il laser rangeing, le comunicazioni ottiche ad alta velocità e il rilevamento fotoelettrico industriale.è la soluzione di amplificazione front-end preferita per i moderni sistemi di ricezione optoelettronica.