Le blog de l'entreprise TI LMH32401IRGTR Amplificateur de transimpédance de sortie différentielle à gain programmable à extrémité unique

Le T.ILMH32401IRGTRAmplificateur de transimpédance de sortie différentielle à gain programmable à extrémité unique

La Commission a examiné les informations fournies par les autorités chinoises.fournitures/recyclage TILMH32401IRGTRUn amplificateur de transimpédance de gain programmable (PGA) de haute performance conçu pour une conversion d'entrée à sortie différentielle à une seule extrémité.Spécialement conçus pour les applications de détection optique à grande vitesse et de traitement du signal, il tire parti du gain programmable, de la large bande passante, du faible bruit et de l'intégration élevée pour fournir des performances exceptionnelles.et les communications optiques à grande vitesse où la précision du signal et la vitesse de réponse sont essentielles, il sert de solution d'amplification de front-end idéale pour les systèmes de récepteurs optoélectroniques modernes.

I. Vue d'ensemble de laLMH32401IRGTRDispositif

Le LMH32401IRGTR est fondamentalement un amplificateur de transimpédance à canal unique.Sa fonction principale est de convertir les faibles signaux de courant générés par les capteurs de sortie de courant tels que les photodiodes en signaux de tension à haute vitesse et à faible distorsionSa structure de sortie différentielle améliore la résistance aux interférences, tout en supportant un commutateur de gain programmable pour s'adapter à des applications avec des intensités lumineuses ou des amplitudes de signal variables.Installé dans un boîtier compact VQFN de 16 broches de 3 mm × 3 mm, l'appareil facilite la disposition des PCB à haute densité.répondant aux exigences environnementales pour les applications industrielles et automobiles sélectionnées.

En tant que produit clé de la série d'amplificateurs à grande vitesse de TI, leLMH32401IRGTRIl intègre plusieurs modules fonctionnels pratiques, permettant un fonctionnement stable sans circuits périphériques complexes.Cela réduit considérablement la complexité et le coût de la conception du système tout en maintenant un contrôle à faible consommation, ce qui le rend approprié pour les applications de dispositifs portables et à faible consommation.

II. Paramètres techniques de base et avantages de performanceLMH32401IRGTR

(1) Paramètres techniques de base

Les paramètres de performance du LMH32401IRGTR tournent autour de trois capacités principales: haute vitesse, faible bruit et gain programmable.CPD = 1 pF, RL=100Ω, TA=25°C) correspondent précisément aux exigences des applications réelles:

- Gain de transimpédance programmable: prend en charge la commutation de gain de 2kΩ et 20kΩ avec un gain par défaut de 2kΩ.Les utilisateurs peuvent configurer de manière flexible le gain via la broche GAIN externe pour accueillir des signaux de courant d'entrée de différentes amplitudes.

- Performance de la bande passante: à 2 kΩ de gain, la bande passante de transimpédance en boucle fermée atteint 450 MHz; à 20 kΩ de gain, la bande passante est de 275 MHz, offrant toutes deux une capacité de réponse exceptionnelle à haute fréquence;

- Performance sonore: à 2 kΩ de gain, le bruit de référence d'entrée n'est que de 250 nARMS; à 20 kΩ de gain, le bruit de référence d'entrée tombe à 49 nARMS, ce qui améliore considérablement la précision de détection des signaux faibles;

- Vitesse de commutation: au gain de 2 kΩ, le temps de montée/baisse est aussi bas que 0,8ns; au gain de 20 kΩ, le temps de montée/baisse est de 1,3ns, permettant la capture de signaux transitoires à grande vitesse;

- Caractéristiques de sortie: swing de sortie atteint 1,5 VPP, capable de conduire directement des charges de 100Ω.simplification de la conception de la chaîne de signaux;

- alimentation électrique et consommation d'énergie: fonctionnement à alimentation unique avec une tension de 3 V à 3,45 V, tension d'alimentation typique de 3,3 V, courant d'arrêt d'environ 30 mA. Prend en charge le mode basse consommation;peut être désactivé par l'intermédiaire de la broche EN pendant le fonctionnement au ralenti pour économiser de l'énergie.

- Paramètres additionnels: plage de courant continu d'entrée allant jusqu'à 60 à 72 μA, courant d'entraînement linéaire de sortie typique (évier/source) de 26,6 mA, impédance de sortie différentielle d'environ 21Ω,et excellent ratio de rejet en mode commun (CMRR).

(II) Principaux avantages de performance

1. Gain programmable pour une adaptabilité à plusieurs scénarios

LeLMH32401IRGTRintègre un module de contrôle du gain programmable.il permet de basculer rapidement entre les réglages de gain de 2kΩ et 20kΩ sans nécessiter de remplacement de résistance externe ou de redessin de circuitCette flexibilité permet l'adaptation aux scénarios de photodétection sous différentes intensités lumineuses:le mode à faible gain de 2kΩ empêche la saturation du signal. - Dans des conditions d'éclairage faible avec des signaux d'entrée faibles, le passage au mode de gain élevé de 20 kΩ amplifie l'amplitude du signal.- Les performances de faible bruit assurent que la précision de détection des signaux faibles reste intacte.

2Conception à haute vitesse et à faible bruit pour un traitement optimisé du signal à haute fréquence

LeLMH32401IRGTRest spécialement optimisé pour le traitement de signaux optoélectroniques à haute vitesse, avec une bande passante maximale de 450 MHz et une vitesse de commutation rapide de 0,8ns,Il capte facilement les signaux de courant transitoire à haute fréquence dans des applications telles que le lidar et les communications optiques à grande vitesse sans distorsion significative du signal.En même temps, son bruit de référence d'entrée extrêmement faible (jusqu'à 49 nARMS) supprime efficacement le bruit ambiant et les interférences induites par l'appareil,amélioration significative du rapport signal/bruit (SNR)Il résout les problèmes de bruit lors de l'amplification de signaux optoélectroniques faibles, ce qui le rend particulièrement approprié pour les applications de détection de haute précision dans des environnements à faible luminosité.

3. Architecture d'entrée à sortie différentielle à extrémité unique avec rejet exceptionnel du bruit

LeLMH32401IRGTRutilise une entrée à extrémité unique pour l'architecture de sortie différentielle.éliminant le besoin de circuits de conversion de signaux supplémentairesLa sortie différentielle supprime efficacement le bruit de mode commun et les interférences électromagnétiques (EMI), améliorant la stabilité de la transmission du signal.Cela le rend particulièrement adapté à la transmission de signaux sur de longues distances et aux applications dans des environnements électromagnétiques complexesEn outre, la sortie différentielle peut entraîner directement le port d'entrée différentiel d'un ADC sans nécessiter de circuits de conversion différentielle supplémentaires,simplification de la conception de la chaîne de signal tout en améliorant la précision de l'échantillonnage de l'ADC.

4Une intégration élevée réduit les coûts de conception des systèmes

LeLMH32401IRGTRintègre plusieurs modules fonctionnels pratiques, permettant un fonctionnement stable sans composants externes complexes:

- Un circuit intégré de pinceau de protection de 100 mA empêche les dommages des appareils dus à un surcourant transitoire ou à une surcharge d'entrée tout en permettant une récupération rapide des conditions de surcharge, ce qui améliore la robustesse du système.Les circuits intégrés d'annulation de la lumière ambiante (ALC) remplacent les condensateurs de couplage CA entre photodiodes et amplificateursCe circuit peut être désactivé par l'intermédiaire de la broche IDC_EN pour répondre aux exigences de couplage en courant continu;La fonctionnalité de multiplexage de sortie intégrée permet de multiplexer plusieurs périphériques LMH32401IRGTR vers un seul ADC via le contrôle à faible consommation de la broche EN, facilitant le multiplexage en division temporelle des signaux multicanaux afin de réduire davantage les coûts et l'empreinte du système.

5. Contrôle à faible consommation d'énergie pour applications portables

LeLMH32401IRGTRsupporte un mode basse puissance. Lorsque l'amplificateur n'est pas utilisé, la broche EN peut placer l'appareil dans un état de faible puissance. Pendant cet état, les broches de sortie entrent dans un état d'impédance élevée,réduisant considérablement le courant statique et conservant efficacement la puissanceCette fonctionnalité permet la compatibilité avec les appareils à faible consommation d'énergie tels que les télémètres laser portables et les systèmes LiDAR portatifs, prolongeant ainsi la durée de fonctionnement des appareils.l'état de sortie haute impédance facilite le multiplexage avec plusieurs appareils, améliorant l'intégration des systèmes.

III. Modules fonctionnels clés deLMH32401IRGTR

(1) Module de contrôle du gain programmable

Le module de contrôle du gain programmable est l'un des modules de base du LMH32401IRGTR.le dispositif fonctionne dans le mode de gain par défaut de 2kΩ; lorsque la broche GAIN est tirée vers le haut, elle passe au mode de gain de 20kΩ.assurer la transmission ininterrompue du signal et satisfaire aux exigences de conditionnement du signal dans des conditions lumineuses dynamiquement changeantesCette conception intégrée élimine le besoin de puces de contrôle de gain supplémentaires ou de réseaux de résistances externes.simplifier la conception du circuit tout en assurant une précision de gain stable et en minimisant les effets de dérive de température sur le gain.

(II) Module d'annulation de la lumière ambiante (ALC)

Le module d'annulation de la lumière ambiante est une optimisation spécialisée pour les scénarios de détection optoélectronique.la lumière du soleil, éclairage intérieur), empêchant la saturation de la sortie de l'amplificateur causée par une lumière ambiante intense et améliorant la plage dynamique du système.Ce module peut remplacer directement le condensateur de couplage CA traditionnellement placé entre le photodiode et l'amplificateurLorsque le couple en courant continu est nécessaire dans une application, le module peut être désactivé via la broche IDC_EN,offrant une adaptation flexible aux différents besoins de conception de circuitsLe module ALC fonctionne sur une large bande passante sans affecter la transmission du signal à haute fréquence, assurant ainsi l'intégrité du signal photoélectrique.

(3) Blocage de protection et module de commande à faible puissance

Le circuit de serrage de protection intégré de 100 mA limite l'amplitude du courant pendant la surcharge d'entrée, protégeant ainsi les étapes d'entrée et de sortie de l'amplificateur des dommages.Il permet une récupération rapide au fonctionnement normal dans des conditions de surchargeLe module de commande à faible consommation est géré via la broche EN.Lorsque l'épingle EN est tirée hautLorsque l'EN est tiré vers le bas, le dispositif fonctionne normalement.Cette fonctionnalité permet non seulement de contrôler la consommation d'énergie, mais facilite également l'acquisition de signaux multicanalGrâce au contrôle de la division temporelle de la broche EN, plusieurs amplificateurs peuvent être multiplexés, ce qui réduit les coûts matériels du système et la consommation d'énergie.

(IV) Module du pilote de sortie différentiel

Le module de conduite de sortie différentielle utilise une conception à haute oscillation et à grande vitesse avec une oscillation de sortie de 1,5 Vpp, capable de conduire directement une charge de 100Ω sans nécessiter d'amplificateurs tampons supplémentaires.Le module présente un excellent rapport de rejet en mode commun (CMRR), supprimant efficacement le bruit de mode commun pour améliorer la stabilité de la transmission du signal.réduire au minimum les distorsions et les interférences sonores lors de la conversion du signal afin d'améliorer la précision de l'échantillonnage par ADC;Avec une faible impédance de sortie et une forte capacité de conduite de charge, le module de pilotage offre une grande flexibilité pour s'adapter à diverses conceptions de circuits en aval.

IV. - Je vous en prie.LMH32401IRGTRCircuit d'application typique

Le LMH32401IRGTR est généralement utilisé pour amplifier les signaux optoélectroniques dans les récepteurs LiDAR et les télémètres laser.centré autour d'une photodiode,LMH32401IRGTRLa conception spécifique est la suivante:

1. Circuit d'entrée: l'anode de la photodiode est mise à la terre, tandis que sa cathode se connecte à la broche IN+ du LMH32401IRGTR. La broche IN se connecte à un niveau de référence (par exemple, GND ou une tension de biais fixe),formant une structure d'entrée à une extrémitéUn petit condensateur est connecté en parallèle à travers la photodiode pour supprimer le bruit à haute fréquence.

2. Contrôle de gain: la broche GAIN se connecte à VDD (3,3 V) ou GND via une résistance pour obtenir des configurations de gain fixes de 20 kΩ ou 2 kΩ.la broche GAIN peut être connectée à une broche GPIO MCU pour le contrôle du logiciel.

3. Fonction activée: la broche EN se connecte à une broche GPIO du MCU pour contrôler le mode actif/faible consommation de l'appareil en fonction des exigences du système.L'épingle IDC_EN doit être tirée haut pour permettre la suppression de la lumière ambiante et éviter les interférences de la lumière ambiante..

4. Énergie et mise à la terre: VDD1 et VDD2 sont tous deux connectés à une alimentation de 3,3 V. Un condensateur de découplage de 0,1 μF et 10 μF est connecté en parallèle près des broches d'alimentation pour supprimer le bruit de l'alimentation.La broche GND utilise une mise à la terre en un seul point et est connectée au terminal de mise à la terre de la photodiode pour réduire le bruit de la boucle de mise à la terre.

5. Circuit de sortie: OUT+ et OUT- se connectent directement aux broches d'entrée différentielles de l'ADC. La tension de référence de l'ADC est configurée pour correspondre à la broche VOCM du LMH32401IRGTR afin d'assurer la compatibilité du signal.Si l'ADC utilise une seule entrée, un circuit de conversion différentiel-à-d'une seule extrémité peut être utilisé pour la connexion.

V. Je vous en prie.LMH32401IRGTRScénarios d'application

En tirant parti de sa vitesse élevée, de son faible bruit, de son gain programmable et de sa forte intégration, leLMH32401IRGTRvise principalement les applications de détection optoélectronique à grande vitesse et de traitement des signaux, notamment:

- LiDAR: sert d'amplificateur avant pour les récepteurs, amplifiant les faibles signaux de courant des photodétecteurs.permettant la détection de distance à grande vitesse.

- Systèmes de télédétection laser: compatibles avec les télédétecteurs laser portatifs et les équipements de télédétection laser industriels,amplification des faibles signaux photoélectriques reflétés par les lasers pour améliorer la précision et la vitesse de réponse.

- Communication optique à grande vitesse: sert d'amplificateur avant pour les modules récepteurs à fibre optique (ROSA), amplifiant les faibles signaux de courant des photodiodes.Conçus pour les modules optiques à grande vitesse, émetteurs-récepteurs à fibre optique et équipements similaires;

- Automatisation industrielle Détection photoélectrique: Amplifie les signaux pour les capteurs industriels (commutateurs photoélectriques, codeurs photoélectriques, etc.)scénarios d'inspection industrielle de haute précision;

- Équipement médical et scientifique: compatible avec les scanners PET, la tomographie par cohérence optique (TOC), les spectromètres à grande vitesse,et dispositifs similaires pour l'amplification et le conditionnement de signaux optoélectroniques faibles;

- Détection 3D et numérisation de codes à barres: traite les signaux optoélectroniques pour les caméras 3D et les scanners de codes à barres, améliorant ainsi la précision de détection et la vitesse de réponse.

VIII. Les États membresLMH32401IRGTRRésumé

Le TI LMH32401IRGTR est un amplificateur de transimpédance de gain programmable spécialement conçu pour les scénarios de détection optoélectronique à grande vitesse.intégration élevée, et une grande souplesse. Il prend en charge la commutation de gain programmable entre 2kΩ et 20kΩ, convertit les entrées à extrémité unique en sorties différentielles,et intègre des modules pratiques tels que l'annulation de la lumière ambianteAvec une bande passante maximale de 450 MHz, un bruit de référence d'entrée minimum de 49 nARMS, un débit de sortie de l'appareil est supérieur à 500 kHz, et un débit de sortie de l'appareil est supérieur à 300 kHz.et vitesse de commutation la plus rapide de 0.8ns, il convient parfaitement aux applications de milieu à haut niveau comme le lidar, la mesure laser, les communications optiques à grande vitesse et la détection photoélectrique industrielle.il est la solution d'amplification de front-end préférée pour les systèmes de réception optoélectroniques modernes.