Apakah ini desain & tata letak yang baik dari probe lingkup diferensial aktif?

16

Pertanyaan ini merupakan perpanjangan dari probe lingkup diferensial Homebrew . Saya pikir saya harus membuat ini pertanyaan baru.

Saya perlu mengukur sinyal LVDS 100Mb / s untuk memeriksa integritasnya. Saya akan mencoba untuk mendapatkan ruang lingkup 'dengan bandwidth 600MHz, tetapi saya memerlukan penyelidikan diferensial, dan tidak mampu membeli yang nyata. Jadi saya telah merancang solusi menggunakan op amp umpan balik 1.8GHz THS3201DBVT saat ini.

Ini adalah desain pertama saya menggunakan amp umpan balik saat ini, dan desain bandwidth tinggi pertama saya. Saya akan sangat berterima kasih atas umpan balik (pun, maaf).

Skema probe diferensial

Render penyelidikan diferensial

Lapisan probe diferensial

Ditambahkan: Terima kasih kepada The Photon karena menyarankan untuk menghapus bidang tanah di bawah pin input dari OpAmps. Inilah lapisan tepat di bawah lapisan atas, menunjukkan guntingan baru. Hal yang sama juga dilakukan pada layer lain. Kapasitansi lebih rendah.

operational-amplifier oscilloscope high-frequency bandwidth probe Rocketmagnet
sumber
1
Input buffer amps mungkin harus dihubungkan dengan umpan balik negatif, bukan umpan balik positif.
The Photon
1
Ahem, er, ya. Temukan kesalahan yang disengaja untuk memeriksa siapa yang memperhatikan ...
Rocketmagnet
OK, saya memperbaiki skematisnya.
Rocketmagnet
ini adalah proyek yang menarik, terima kasih telah memposting. Apakah Anda berhasil membuatnya dibangun? Apakah itu bekerja? Gerry
Sebuah resistor seri 50 ohm yang cocok dengan impedansi coax 50 ohm yang juga harus cocok dengan impedansi input 50 ohm lingkup akan baik. Ini memang memberikan pengurangan 2: 1, tetapi akan menghilangkan dering dll. Juga banyak op amp tidak dapat menggerakkan banyak beban kapasitif. Gunakan RG-174 karena kecil dan fleksibel.
Don McCallum

Jawaban:

12

Aturan tata letak klasik untuk op-amp berkecepatan tinggi adalah untuk menghapus daya dan pesawat ground di bawah jaring yang terhubung ke pin input. Anda akan menemukan ini sebagai titik peluru pertama di bagian tata letak PCB lembar data untuk op-amp Anda.

Itu berarti, pada dasarnya, lepaskan semua tembaga dari lapisan bidang di bawah setiap tembaga yang terhubung ke pin 3 atau 4 amplifier Anda.

Secara praktis, itu mungkin juga berarti memindahkan R1 dan R2 lebih dekat ke pin input untuk meminimalkan ukuran kekosongan yang akan Anda potong di lapisan bidang.

Ini memiliki beberapa manfaat:

  1. Kurangi kapasitansi input dari sirkuit Anda.

  2. Minimalkan riak pada daya dan jaring pembumian yang dihubungkan ke input sirkuit Anda.

  3. Tingkatkan kestabilan sirkuit Anda karena sebagian dari riak daya / ground tersebut mungkin disebabkan oleh perbedaan arus keluaran dari tahap keluaran amplifier, menghasilkan umpan balik yang tidak diinginkan.

Kekhawatiran lain adalah dengan kapasitor decoupling Anda. Ketika Anda menggunakan beberapa kapasitor decoupling, jika nilainya berbeda lebih dari sekitar 1 dekade (Anda memiliki faktor 1000 antara 100 pF dan 100 nF), itu dapat menghasilkan antiresonansi pada beberapa frekuensi antara frekuensi resonansi dari dua kapasitor. . Ini menghasilkan impedansi catu daya yang sangat tinggi pada frekuensi anti-resonan. Ini telah dibahas, secara samar-samar, di sekitar sini beberapa kali baru-baru ini, dan juga didokumentasikan dalam manual aplikasi Murata . Saya akan menyarankan untuk mengubah kapasitor decoupling kecil Anda ke 10 nF.

Foton
sumber
Terima kasih, Photon. Ya, saya bertanya-tanya tentang pesawat darat. Saya akan melakukan perubahan. Tentang kapasitor: 100pF dan 100nF ditunjukkan pada skema di halaman 16. Saya juga membaca catatan aplikasi Murata, tapi saya tidak yakin siapa yang harus dipercaya, jadi saya mencari saran lembar data.
Rocketmagnet
Bagaimanapun, nilai kapasitor mudah untuk diubah nanti jika Anda memiliki masalah ... setidaknya Anda tahu untuk mencarinya.
The Photon
Bagaimana saya mengenali anti-resonansi?
Rocketmagnet
Beberapa jenis perilaku buruk pada frekuensi tertentu, mungkin di suatu tempat antara 10 dan 100 MHz, seperti respons rendah atau osilasi atau dering.
The Photon
Juga ada baiknya melihat spektrum kebisingan ketika Anda tidak terhubung ke probe. Jika Anda melihat puncak pada rentang 10 - 100 MHz, Anda dapat mencurigai adanya masalah kapasitor.
The Photon
1

Anda tidak memiliki decoupling massal untuk ground. Hubungkan bagian tengah CP1 dan CP2 ke ground.

Sinyal input Anda antara 0 dan + 3.3V. Jadi tidak perlu untuk rel -6 V, setidaknya dalam hal ini. Namun itu akan membuatnya menjadi penyelidikan yang lebih umum.

Brian Carlton
sumber
Oke, itu sudah diperbaiki sekarang.
Rocketmagnet
Saya membuatnya + -6v untuk memberikan op-amp beberapa ruang kepala. Bukankah mereka lebih suka itu?
Rocketmagnet
1

Sebuah resistor seri (50 ohm) adalah ide yang bagus. Lingkupnya juga harus ditetapkan untuk 50 ohm. Jejak lingkup yang dihasilkan akan bernilai 1/2, tetapi penghentian sangat penting untuk sinyal kecepatan tinggi.

Saya juga akan merekomendasikan topi kecil (10-47pF) di masing-masing resistor umpan balik untuk meningkatkan stabilitas. Ini akan berpengaruh pada respons frekuensi, jadi periksalah hal itu terhadap apa yang Anda rencanakan untuk diukur. Gunakan Tina-TI untuk mensimulasikan respons.

Wayne
sumber
0

Apakah ini benar-benar membutuhkan 4 lapisan?

Sepertinya saya satu-satunya yang menggunakan +/- 6V adalah op amp.

Anda mungkin dapat menghemat biaya secara signifikan dengan menggunakan papan 2 layer, tetapi hal itu dapat memengaruhi integritas sinyal Anda (sehingga mengalahkan tujuan desain).

Saya harap seseorang berpadu dalam hal ini ...

nampan
sumber
Mungkin tidak, tapi ini salah, dan masuk dengan sekumpulan papan 4-layer lainnya. Jadi biaya bukan masalah.
Rocketmagnet