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具備獨特功能的有源多路復(fù)用器是如何將緩沖器和開關(guān)組合起來的

發(fā)布時間:2022-02-25 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】設(shè)計人員經(jīng)常遇到選擇兩個(或多個)輸入中的一個以傳遞到下一階段的問題。雖然大量多路復(fù)用器 (mux) 型器件使用改進的阻抗方法來選擇將哪個輸入傳遞到單個輸出,但新的高速精密運算放大器(op amp) 在內(nèi)部增加了這種功能。


設(shè)計人員經(jīng)常遇到選擇兩個(或多個)輸入中的一個以傳遞到下一階段的問題。雖然大量多路復(fù)用器 (mux) 型器件使用改進的阻抗方法來選擇將哪個輸入傳遞到單個輸出,但新的高速精密運算放大器(op amp) 在內(nèi)部增加了這種功能。


OPA837單通道運算放大器在反相節(jié)點內(nèi)部包含一個開關(guān),該開關(guān)與電源關(guān)斷功能一起工作。這實現(xiàn)了簡單的有源多路復(fù)用器操作,如圖 1 中的 2x1 示例所示。105MHz OPA837 器件的極低功耗操作幾乎不會增加系統(tǒng)功率預(yù)算(0.6mA/通道),同時在通道之間和輸入通道之間提供幾乎完美的隔離。通道外路徑。


具備獨特功能的有源多路復(fù)用器是如何將緩沖器和開關(guān)組合起來的

圖 1:使用兩個 OPA837 運算放大器的 1、2x1 有源多路復(fù)用器的簡單增益


在圖 1 中,兩個放大器顯示為一個單位增益緩沖器。它們可以配置為任何增益或衰減設(shè)置,但除了輸出負(fù)載之外,每個放大器還需要為兩個通道驅(qū)動反饋和增益電阻的并聯(lián)組合。


電源關(guān)斷功能在負(fù)電源的情況下運行。LM7705 開關(guān)電容反相穩(wěn)壓器從 3V 至 5.25V 輸入提供固定的 -0.23V 負(fù)偏置電源電壓,以在輸出上提供必要的裕量以運行真正的對地擺幅。OPA837 輸入為負(fù)軌。低壓接地參考邏輯信號及其反相版本將在兩個放大器之間切換,一次激活一個。使用先斷后合邏輯排序來避免兩個輸出同時處于活動狀態(tài)。如果無法先斷后合,則在反饋連接內(nèi)部的輸出中使用 100Ω 電阻將兩個輸出與高轉(zhuǎn)換電流隔離。


將一個通道上的電源禁用電壓拉至低于 0.32V 將禁用它,而將另一個通道上的電源禁用電壓提高到 +1.27V 以上將啟用該通道。LM7705 提供的 -0.23V 負(fù)電源已將這些電源禁用電壓電平轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)表中特定的最小/最大范圍以下。


OPA837 中使用的軌到軌輸出級在禁用時變?yōu)楦咦杩?。使這個有源多路復(fù)用器應(yīng)用程序工作所缺少的是一個類似的高阻抗,可以查看禁用通道的反相輸入引腳。OPA837 單位增益穩(wěn)定電壓反饋運算放大器 (VFA) 率先提供有源開關(guān),用于連接或隔離反相輸入上的內(nèi)部輸入級晶體管與外部世界。激活時,此開關(guān)處于低阻抗?fàn)顟B(tài)并位于反饋環(huán)路內(nèi),因此對運算放大器的正常運行是透明的。無論啟用還是禁用,同相輸入都保持非常高的阻抗。


具備獨特功能的有源多路復(fù)用器是如何將緩沖器和開關(guān)組合起來的

圖 2:2Vpp,有和沒有連接到輸出引腳的非活動級


具備獨特功能的有源多路復(fù)用器是如何將緩沖器和開關(guān)組合起來的

圖 3:4Vpp,有和沒有連接到輸出引腳的非活動級


正如這些測試所示,簡單的單放大器測試用例沒有降低諧波失真。


您還能如何使用這種新的內(nèi)部功能?這里有一些想法:


將活動多路復(fù)用器應(yīng)用程序扇形到 2x1 以上。對于 1 的增益,我建議在反饋中使用容性負(fù)載隔離電阻器,以限制有源通道輸出上容性負(fù)載的累積。并聯(lián)的非活動反相輸入電容負(fù)載可能會開始降低活動通道的相位裕度。


采用單源信號并通過連接具有不同增益設(shè)置的兩個或多個 OPA837 級的輸出并一次僅選擇一個激活來創(chuàng)建一個簡單的 n 位數(shù)字可變增益放大器 (DVGA)。


圖 4 顯示了一個簡單的 1 位 DVGA,它為共享輸入信號的輸出提供 1 或 2 的增益。


具備獨特功能的有源多路復(fù)用器是如何將緩沖器和開關(guān)組合起來的

圖 4:OPA837 中輸入開關(guān)的可選增益應(yīng)用


當(dāng)任一路徑處于活動狀態(tài)時,放大器現(xiàn)在需要驅(qū)動 4kΩ 反饋負(fù)載與圖 4 中所示的 2kΩ 負(fù)載并聯(lián)。圖 5 顯示了圖 4 的兩條可能的頻率響應(yīng)曲線。當(dāng)然,更寬的增益步長是可能的通過將一個通道設(shè)置為高于 2V/V 的增益。但是,這樣做會導(dǎo)致帶寬差異越來越大。低于最低級帶寬的后濾波器將保持響應(yīng)形狀恒定,因為選擇了不同的增益通道。


具備獨特功能的有源多路復(fù)用器是如何將緩沖器和開關(guān)組合起來的

圖 5:OPA837 中增益為 1 和 2 的 1 位 DVGA 小信號響應(yīng)形狀


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