Главная » » 30 наносекундные Время установления измерений для прецизионных широкополосный усилитель
08:34
30 наносекундные Время установления измерений для прецизионных широкополосный усилитель
30 наносекундные Время установления измерения для Точность широкополосный усилитель Количественная строки Уверенность Джим Уильямс Сентябрь 1999 Введение Приборы, сигнал поколения, сбор данных, обратной связи системы управления и других областей применения использования широкополосных усилителей. Новые компоненты (см. стр. 2 "Точность широкополосный усилитель с двойной 30ns Расселение Время ") ввели точности при сохранении высокого скорость работы. Усилителя постоянного и переменного тока спецификации подхода или равна предыдущей устройств при значительно более низких стоимости при сохранении власти. Время установления определенных Усилитель постоянного тока спецификации относительно легко проверить. Методы измерений хорошо понимал, хотя и часто утомительным. AC спецификации требуются более сложные подходов для получения достоверной информации. В частности, Усилитель время установления чрезвычайно трудно опре- моя. Расселение время прошло времени от входной приложений Тион до выхода приходит и остается в пределах указанной группы ошибке вокруг окончательного значения. Это, как правило, указанные для полномасштабного перехода. 1 видно, что время установления имеет три различных компонентов. Задержка времени мало и почти полностью в связи с усилителем Задержка распространения. В течение этого периода нет выхода движения. В переходное время усилитель движется на ее Максимально возможная скорость в направлении окончательного значения. Кольцо времени определяет области, где восстанавливается после усилителя поворота и прекращается движение в некотором определенном ошибке группы. Существует правило, компромисс между убил и кольца время. поворотных усилители Быстрый как правило, имеют расширенные кольцо раз, что затрудняет выбор усилителя и частоты COM- Примечание 1: Этот вопрос подробно рассмотрен в последней части текста. Также см. Приложение D "Практические соображения для усилителей Компенсации. Примечание 2: подход, используемый для урегулирования измерения времени и его описание заимствует из предыдущей публикации. Показать Литература 1. , LTC и LT являются зарегистрированными товарными знаками Linear Technology Corporation. компенсации. Кроме того, архитектура очень быстро амплитуды Фирс обычно диктует компромиссов, ухудшающих DC ошибке условиях схема осциллографа. 1 Измерение что-нибудь на любой скорости требует ухода. Динамического Измерение особенно сложным. Надежная нано- Вторая область урегулирования измерения времени является Проблема высокой трудности приказ, требующий исключительной заботы в подходе и экспериментальной техники. 2 Рисунок 1. Компоненты времени расселения включают более позднее, убил и Кольцо Times. Быстрые Усилители уменьшить переходное время, хотя Длинный безымянный время обычно приводит. Время задержки, как правило, Небольшой срок INPUT ПРОИЗВОДСТВО AN79 F01 ВРЕМЯ УСТАНОВЛЕНИЯ Множество ВРЕМЯ Время вызова ДОПУСТИМЫЕ ПРОИЗВОДСТВО ОШИБКА BAND ЗАДЕРЖКА Страница 2 Замечания по применению 79 AN79-2 Рисунок 2. Популярные Подводя Схема Время установления измерение дает вводящие в заблуждение Результаты. Импульсный Генератор постпереходных аберрации появляются на выход. 10 × осциллограф Происходит Overdrive. Отображаемой информации не имеет смысла PRECISION ШИРОКОПОЛОСНЫЙ Усилитель С 30ns ВРЕМЯ УСТАНОВЛЕНИЯ До недавнего времени, широкополосных усилителей условии, скорость, но жертву точность, потребление энергии и, часто, время установки. LT ® 1813 Двойной операционный усилитель не требуют этого компромисса. Он имеет низкое напряжение смещения и тока смещения и высоким DC получить во время работы на низкий ток. Время установления 30ns до 0,1% для 5V шаг. Выход диска будет 100 Ω нагрузки до ± 3.5V с ± 5 материалов, а также до 100 пФ емкостной нагрузки допустимо. В нижеследующей таблице приводится краткая форма спецификации. LT1813 Короткие спецификации формы ХАРАКТЕРИСТИКА СПЕЦИФИКАЦИЯ Опорного напряжения 0.5mV Опорного напряжения от температуры 10 μ V / ° C Ток смещения 1,5 μ DC Gain 3000 Напряжение шума 8nV / √ Гц Выходной ток 60mA Скорость нарастания выходного напряжения 750 / μ S Добротность 100MHz Задержки 2.5ns Время установления 30ns/0.1% Ток питания 3 мА на усилитель Вопросы измерения наносекундных Регион Время установления Исторически сложилось так, время установки был измерен без схем же, на рисунке 2. Схема использует "ложные суммы узел "техники. Резисторы и усилителя вид моста типа сети. Предполагая, идеально резисторы, усилитель Выход будет шагом к-V В когда входной приводится. Во время убил, решить узел ограниченной диодов, что ограничивает Напряжение экскурсии. При разрешении происходит, осциллограф датчик напряжения должна быть равна нулю. Обратите внимание, что резистор на затухание делителя средств зонда выход будет один- половины фактического поселились напряжения. В теории, эта схема позволяет урегулирования, которые должны соблюдаться в небольшой амплитуды. На практике, оно не может полагаться на производить полезные измерения. Некоторые недостатки существуют. схема требует входного импульса иметь плоскую вершину в рамках необходимые пределы измерения. Как правило, решения в рамках 5 мВ или менее 5V шаг представляет интерес. Нет общего назначения Генератор импульсов предназначен для проведения амплитуды выходного и шума в этих пределах. Выход генератора вызванных Абер- пайков появляться на осциллограф зонда будет нераз- неразличимы от усилителя движения продукции, производства недостоверные результаты. Осциллографа связи также предварительно sents проблемы. Как емкость возрастает зонда, AC загрузки перехода влияет резистор наблюдается урегулирования волны формы. 10pF датчик снимает эту проблему, но ее 10 × ослабления жертвы осциллографа выгоды. 1 × зонды не подходит из-за их чрезмерной входная емкость. - + УСИЛИТЕЛЬ Положительный вход От импульса ГЕНЕРАТОР ВХОД НА ШАГ ОСЦИЛЛОГРАФ Вывод в ОСЦИЛЛОГРАФ AN79 F02 + V REF Страница 3 Замечания по применению 79 AN79-3 Активные 1 × FET зонд будет работать, но еще один вопрос остается. Зажим диодов на урегулировать узла предназначены для снижения качели во усилителя поворотных, предотвращения чрезмерного OS- cilloscope Overdrive. К сожалению, осциллограф Overdrive восстановления характеристик изменяются широко между различными типами и обычно не указано. Диоды Шоттки "400 мВ падение средства осциллографа будет проходить неприемлемо в состоянии перегрузки, в результате чего отображаются результаты под сомнение. 3 На 0,1% резолюции (5 мВ на выходе-2.5 мВ при осциллограф), осциллографа обычно проходит 10 × Overdrive на 10mV/DIV, и желаемый 2.5 мВ базовый уровень недостижима. На наносекунды скорости, измерение становится безнадежным с этой договоренности. Существует явная нет шансов измерения целостности. Предыдущее обсуждение показывает, что измерение амплитуды Фиери время установки требует осциллографа, что каким-то образом иммунитет к овердрайв и "без оголовка" генератора импульсов. Они становятся центральными вопросами в широкополосных усилителей Время установки измерения. Единственная технология, осциллограф, который предлагает присущие Overdrive иммунитета является классическим выборки 'сферы. 4 К сожалению, эти инструменты уже не производ- tured (хотя по-прежнему доступны на вторичном рынке). Не исключено, однако, построить схему, которая занимает перегрузки преимущества выборки 'сферу классической технологии. Кроме того, схема может быть наделен Особенности особенно подходит для измерения наносекундных Диапазон времени установки. "Оголовка" генератора импульсов требование можно избежать путем переключения тока, а не напряжение. Это намного проще до ворот и быстро урегулирования ток в усилителя Подводя узел, чем для контроля напряжения. Это делает входного импульса генератора работу легче, хотя она по-прежнему должны имеют время нарастания 1 нс или менее, чтобы избежать мера- Мент ошибки. 5 Практические наносекундные Время установления Измерение Рисунок 3 является концептуальной диаграмме время установления изме- измерение контура. Эта цифра акций атрибутов с Рисунок 2, хотя некоторые новые возможности появляются. В этом случае, осциллографа подключен к урегулированию точку Примечание 3: Для обсуждения осциллографа Overdrive соображений, см. Приложение, "Оценка эффективности Осциллограф Overdrive". Примечание 4: Классическая осциллографы выборки не следует путать с эра цифровой выборки "областей современной которые Overdrive ограничений. См. Приложение, "Оценка эффективности перегрузки осциллограф" для сравнений типа "областей различных по Overdrive. Для Подробное обсуждение 'сферу классической операции выборки см. Список литературы с 16 по 19 и с 22 по 24. Рег 17, Примечательно, это наиболее четко написано, краткое разъяснение классические инструменты семплирования автор осознает-12-страница драгоценность. Примечание 5: Субнаносекундный время импульса генераторов рост рассматриваются в Приложение Б ", Субнаносекундный Райз импульсные генераторы Время для богатых и бедных. " - + УСИЛИТЕЛЬ УРЕГУЛИРОВАНИЯ УЗЕЛ Вклад PULSE ГЕНЕРАТОР Вывод в ОСЦИЛЛОГРАФ AN79 F03 DELAYED PULSE ГЕНЕРАТОР -V REF ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ + V В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Рисунок 3. Концептуальная композиция нечувствителен к генератор импульсного Аберрации и устраняет осциллограф Overdrive. Переключатель на входах текущий шаг к Amplifer. Второй переключатель находится под контролем задержанный импульс Генератор, осциллограф Предупреждение от мониторинга Settle Узел До Расселение почти завершена Страница 4 Замечания по применению 79 AN79-4 Рисунок 4. Блок-схема расселения схемы измерения времени. Диодный мост переключатели входного сигнала к усилителю. Второй переключатель Мост диод Минимизирует Переключение проходные, Предотвращение Осциллограф Overdrive. Входной Шаг Отсчета времени компенсируется цепи задержки испытаний переключателя. Переключатель состояние определяется задержанный импульс генератор, который запускается из входного импульса. импульсов в генератор времени задержки устроено так, что Переключатель не закрывается до урегулирования очень почти завершена. Таким образом, входящего сигнала выборка во времени, как а также амплитуды. Осциллографа никогда не подвергается Overdrive-не за кадром деятельности никогда не происходит. Переключатель на's подводя соединения усилителя контролируется от входного импульса. Этот переключатель ворот ток усилителю через управляемые напряжением резистор. Это устраняет "Оголовка" генератора импульсов требование, хотя переключатель должен быть быстрым и лишенным диск артефактов. Рисунок 4 является более полное представление о решении временной схеме. 3's блоков Рис появляются более подробно и некоторые новые усовершенствования появляются. Усилителем суммарной Мин области не изменилась. на задержанного импульса Рисунок 3 поколения Тор был разделен на два блока, задержки и импульса генератор, как самостоятельно, так переменной. Вход шаг к осциллографа проходит через раздел, который компенсирует за задержку распространения время установления мера- Мент пути. Наиболее ярким новый аспект диаграмма являются диода выключатели мост. Заимствованные из классической дискретизации осциллографа схемы, они являются ключом к измерения. моста присущие баланса диода Elimi- координаты инжекции заряда основан ошибки. Это намного превосходит других электронных переключателей в эту характеристику. Любое другое высокие технологии переключатель скорости способствует чрезмерной из- положить шипы из-за заряда основе проходной. FET переключатели не подходят, потому что их-канала емкостью ворот допускает такое проходной. Эта емкость позволяет ворот- Драйв артефакты коррумпированных переключения, победив переключатели цели. Диодный мост баланса, в сочетании с согласованными, низкая емкость монолитных диодов и высокая скорость переключения, дает чистый переключения. Вход управляемых моста переключатели ток в точке по подводя усилителя очень быстро, с урегулированию в несколько наносекунд. Диода зажим на землю предотвращает чрезмерное мост привод качели и гарантирует, что входной импульс характеристики не имеют значения. 0 В до 10В ПЕРЕХОД УРЕГУЛИРОВАНИЯ УЗЕЛ Вклад PULSE ГЕНЕРАТОР R AN79 F04 R ВРЕМЯ-ИСПРАВЛЕНО ВХОД НА ШАГ ОСЦИЛЛОГРАФ ВЫБОРКИ МОСТ ВОДИТЕЛЯ ВЫБОРКИ МОСТ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ + V REF + V -V - + МОСТ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КОНТРОЛЬ ПЕРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКА DELAYED ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Компенсации задержки Variable Width ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ × 1 Вывод в ОСЦИЛЛОГРАФ РЕШИТЬ NODE 2 ПРОИЗВОДСТВО УСИЛИТЕЛЬ ( ) Страница 5 Замечания по применению 79 AN79-5 Рисунок 5 Подробная информация Вопросы мост диода выходной переключателя. Этот мост требует значительного внимания достичь желаемой производительности. Монолитных моста диодов, как правило, компенсируют друг друга коэффициент температуры коэффициент дрейфа только около 100 μ V / ° C, но баланс постоянного тока Требуется минимизировать смещение. DC баланс достигается путем обрезки мост на ток для нулевого ввода-вывода напряжения смещения. Две планки АС требуется. "AC баланс" корректирует диода и макет емкостной дисбалансов и "косых компенсации" Кор- rects для любого времени асимметрии в дополнение номинально- элементарных диск моста. Эти AC планки компенсировать малым динамический дисбаланс, минимизации паразитных выхода моста. Рисунок 5. Диод выборки Switch вырезание мост Включить Переменного и постоянного баланса и переключатель Драйв Сроки Косые Входного импульса триггеры С2-С3 основанная задержанный импульс генератора. Эта схема устроена для производства задерживается (Контролируемые 10K Потенциометр) импульс, ширина которого (Контролируемые 2k потенциометр) устанавливает диодный мост по времени. Если задержка устанавливается должным образом, осциллограф не увидите вход до урегулирования является почти полной, устранения перегрузки. Ширина окна образца ад- justed так, что все остальные решения активности не наблюдается. Таким образом осциллографа выход является надежным и среднего содержательных данных могут быть приняты. Задержки генератора выход является уровень сдвинут на Q1-Q4 транзисторов, обеспечивая дополнения- элементарных переключения диска к мосту. Фактическое включение ING транзисторов Q1-Q2, являются УВЧ типов, что позволяет истинным дифференциального моста переключения с менее чем 1 нс времени косой. 7 На рисунке 7 показаны схемы сигналов. Trace является временем исправлена входного импульса, следом B выходе усилителя, следом C образца ворота и следа D время установления выход. Когда образца воротам низкой, мост переключатели чисто, и Последнее 10 мВ, убил легко обнаружить. Кольцо времени также четко видны, и усилитель располагается красиво, чтобы окончательное значение. Когда образец ворот идет высокими, мост выключается, только с милливольт из проходной. Обратите внимание, что нет за кадром деятельности в любое время-осциллограф никогда подвергается перегрузке. Рисунок 8 расширяет вертикальный и горизонтальный масштаб так, чтобы урегулирования подробно виднее. 8 Trace это время-Кор- rected входного импульса и следа В урегулировании выход. Последнее 15mV, убил (начало в центре экрана вертикальная маркер) легко наблюдается, и усилитель располагается в 5 мВ (0,1%) в 30 наносекунд. Схема требует обрезки, чтобы достичь этого уровня производительность. Постоянного и переменного тока планки не требуется. Создание этих Корректировки требует отключение усилителя (отсоедините входной ток выключателя и резистора 1k на амплитуду ФМО), и короткое замыкание урегулировать узла непосредственно на землю плоскости. На рисунке 9 показан типичный результат перед отделкой. Примечание 6: см. Приложение C, "Измерение и компенсация Расселение Цепь задержки ". Примечание 7: мост переключения схема была разработана в LTC по Джордж Фелис. Примечание 8: В этом и все следующие фотографии, время установки измеряется от наступления времени исправлены входного импульса. Кроме того, урегулирование сигнала амплитуды калибруется по отношению к усилителю, а не выборки Мост выход. Это устраняет неоднозначность введен подводя ÷ 2 резистора отношения
